降解甲烷微生物的生物学特性研究

瓦斯是煤矿安全生产的最大隐患,利用微生物技术治理煤矿瓦斯的研究是目前国内外学者研究的热点.从垃圾填埋场的湿土中成功筛选出一种能降解甲烷的菌株,应用形态学观察及16S rDNA序列的同源性分析对该菌种进行了鉴定,同时研究了其培养条件及降解甲烷的性能.结果表明:该菌种属萎缩芽孢杆菌属( Bacillus atrophaeus),其最佳生长温度为32℃,pH值为6.5,氧气与甲烷体积比为2∶3,在此条件下48 h内甲烷降解率接近50％.     

微生物对环境中农药的降解作用

概述了降解环境农药的微生物类群、降解农药的机理和影响微生物降解农药的因素,并展望了微生物降解农药的主要研究方向。认为在农药的微生物降解研究中,应重视自然状态下微生物对农药的降解过程。     

红树林下土壤微生物对柴油的降解

在实验室内，红树林下土壤微生物对柴油降解的研究，结果表明，柴油入土一期后，总降解率达７０％，微生物降解率为５０％；两星期后，总降解率在８０％，微生物降解率６５％：一个月后，总降解率超过９０％，微生物降解率在７０％以上，同时，证明了红树林下土壤优势细菌类群对柴油的降解效力也不低，一个月后微生物降解率可达６０％以上，研究还证明了红树林下土壤微生物比无红树林的土壤微生物有更高效和更快速地降解柴油的特殊能力。     

微生物生长繁殖条件下土壤污染物的输移降解模型

准确模拟和预测污染物在土壤中的输移降解过程对污染控制、环境保护和生态修复等均具有重要的意义,但目前的模型或将污染物的微生物降解过程简化为0阶或1阶降解过程而降低了模型模拟预测精度,或注重于对某一种或某一类污染物的微生物降解过程的描述而不具有通用性。根据微生物的生长动力学和降解动力学机理,本研究在传统的水、热和溶质运移耦合模型的基础上添加微生物降解模块来构建新的模型。该模型综合考虑污染物质在固、液、气三相中的输移降解过程、逐级降解过程和多种微生物共同作用下的降解过程,并综合考虑了微生物生长繁殖和多种限制因子对污染物降解过程的影响,同时保留了现有通用模型中常用的0级和1级降解过程,具有较强的实用性和通用性。模拟分析结果表明:土壤中的微生物降解作用对污染物质在土壤中的输移降解过程影响明显。     

注气开采煤层气多组分流体扩散渗流问题研究

依据双重介质扩散渗流和多组分吸附平衡理论,建立了注气开采煤层气多组分流体扩散渗流模型,还利用数值方法研究了注气开采煤层气的增产机理.研究表明,注入二氧化碳气体不但减少煤层甲烷的分压,加速煤层甲烷的解吸,而且二氧化碳气体比甲烷气体更易吸附,更易竞争吸附置换煤层甲烷分子,从而提高了煤层气产量.     

溶解性有机质降解作用对Cu结合特性的影响

天然水体中溶解性有机质(DOM)的降解作用对于DOM和重金属的相互作用具有显著影响。通过模拟紫外光照射条件和微生物降解条件,研究了这两种降解过程中DOM性状变化及对重金属Cu形态的影响。结果表明:在紫外光照射条件下,Cu的存在会促进紫外光对DOM的降解,而且自由态Cu的含量快速降低,然后又出现上升趋势;而在微生物降解条件下Cu会抑制DOM的降解,而自由态Cu的含量一直呈现为缓慢的降低趋势。分析原因可能是,紫外光照条件下,Cu离子起到了传递电子的作用,而避光条件下,Cu抑制了微生物的生长。     

外加电压对微生物电解池性能影响研究

为进一步探究微生物电解池的产氢性能以及降解有机物的能力,该文探究了不同外加电压对微生物电解池性能的影响。结果表明,随着外加电压的提高,微生物电解池的氢气产率和COD降解率都有了不同程度的增加。在外加电压0.6、1.0V的条件下,微生物电解池的累积产氢量分别为130.97、156.10m L,氢气产率分别为467.75、557.5 m L/(L·d)。在1.0V电压条件下,COD降解率达到了72.37%,而0.6V电压下的降解率为51.98%。这表明,通过优化外加电压条件来提高微生物电解池的产氢性能以及降解有机物能力是可行的。     

复合微生物菌剂对玉米秸秆的预处理与厌氧产气性能的研究

利用乳酸菌、EM菌、黑曲霉、白腐菌、草酸青霉及木霉组成的复合微生物菌剂CM-2对玉米秸秆进行预处理试验与厌氧发酵产气试验。将复合微生物菌剂按比例加入玉米秸秆中处理30d,试验结果测得纤维素降解率达52.94%、半纤维素降解率为33.33%、木质素降解率为2.67%。经过复合微生物菌剂CM-2预处理后的玉米秸秆与牛粪按照1:2的比例,TS为15%、温度为35℃的中温厌氧发酵,其累积产气量提高30.18%,且开始产气时间提前2d,进入产气高峰的时间也提前4d,在产气高峰期的时间也可维持14d。此外经过复合微生物菌剂CM-2处理后的玉米秸秆在厌氧发酵产气高峰时的甲烷转化率也提高了12.87%。     

地电场对煤中瓦斯渗流特性的影响

煤层中瓦斯的渗流性质要受到多种因素的影响.作者在实验室采用三轴渗流实验装置和电场实施装置研究了电场作用对煤中甲烷气体渗流性质的影响.实验研究结果表明,加电场后甲烷气体渗流速度比无电场时要大,并且渗流速度随压力梯度增大成线性增加;加电场后,煤中甲烷气体渗流量随电压(电场强度)升高近似成线性增大;煤化程度越高的煤导电性越好,甲烷气体在煤中的电动效应越明显;同时,加电场时,煤的等效渗透系数ke可用解析式表达.本文在实验室所开展的电场作用下煤中甲烷气体渗流性质的实验研究将为电场作用下煤层中瓦斯渗流及运移规律的进一步研究奠定基础.     

微生物在温室气体排放与吸收中的多样性

对N2O和CH4两种重要的温室气体进行了研究．结果表明它们的生物排放源主要来自土壤微生物过程．其中土壤微生物的硝化和反硝化作用是N2O的重要排放源,厌氧土壤通过反硝化作用能将N2O还原为N2,是N2O的弱的汇．CH4主要由土壤中甲烷产生菌在厌氧条件下产生．在好氧条件下,甲烷氧化菌将厌氧土壤产生的甲烷进行氧化,成为土壤甲烷的汇．由此可见土壤微生物在温室气体N2O和CH4的产生与消耗中起着十分重要的作用,体现了微生物在温室气体产生与排放中的多样性．     

含S,N,O-杂环的难降解有毒有机污染物微生物降解机理和技术研究取得重要进展

在国家自然科学基金的连续资助下,山东大学微生物技术国家重点实验室许平教授及其合作者系统深入地研究了环境中含S,N,O-杂环的有毒难降解有机污染物的微生物降解机理和技术．通过5年多的积累,在化石燃料生物脱有机硫、含S,N,O-杂环的有毒难降解有机污染物的微生物降解和杂环联合降解的基因工程菌的构建等方面取得了系列重要成果．2005—2006年在环境和环境微生物领域国际上最有影响的两大     

流固耦合作用下注气开采煤层气增产规律研究

提高低渗透煤层气产量是我国煤层气开采中急需解决的关键问题,加速煤层甲烷解吸过程的注气增产方法是提高低渗透煤层气产量的有效途径。由于排采降压在孔隙流体压力变化的范围内会引起储层孔隙介质的应力和应变的变化,造成有效渗透率和孔隙度的降低,同时也影响注气和产气的动态参数。研究这些规律,首先建立了注气开采煤层气多组分流体扩散渗流的流固耦合模型,利用数值方法研究了注气开采煤层气的增产机理。研究表明,注入二氧化碳气体不但减少了煤层甲烷的分压．加速了煤层甲烷的解吸;而且二氧化碳气体比甲烷气体更易吸附,竞争吸附置换煤层甲烷分子,从而提高了煤层气产量,同时必须重视耦合作用对注气增产造成的不利影响。     

体外产气法研究植物精油对水牛瘤胃发酵和甲烷生成的影响

为探讨植物精油对水牛瘤胃体外发酵的影响,本研究采用体外产气法初步研究了不同植物油对水牛瘤胃发酵过程中甲烷和二氧化碳生成及微生物蛋白和pH的影响。与对照组相比结果表明:1)在相同添加浓度下,桂皮油在发酵过程中基本抑制了甲烷生成(P0.05),也显著降低了二氧化碳产量(P0.05),微生物蛋白含量减少了15%;2)薄荷油在发酵12 h、24 h均显著抑制甲烷生成(P0.05),对二氧化碳产量稍有降低,但差异不显著;在发酵36 h,抑制甲烷效果不明显,二氧化碳反而显著降低(P0.05)。微生物蛋白含量则减少了12.8%;3)生姜油和丁香油的抑制甲烷效果不明显,只在发酵12 h,有部分降甲烷效果,之后反而促进了甲烷生成;4)5种精油中,只有辣椒油处理组发酵液pH显著降低,其它对pH值影响不大,但辣椒油无抑制甲烷效果。     

煤层气注气开采多组分流体扩散模型数值模拟

为了解决低渗透煤层气开发遇到挑战,依据双重介质扩散渗流和多组分吸附平衡理论,建立了注气开采煤层气多组分流体扩散渗流模型,利用数值方法研究了注气开采煤层气的增产机理．研究表明,注入二氧化碳气体不但减少了煤层甲烷的分压,加速了煤层甲烷的解吸,而且二氧化碳气体比甲烷气体更易吸附,竞争吸附置换煤层甲烷分子,从而提高了煤层气产量,结果表明注气开采煤层气是提高我国低渗透煤层气产量的有效途径。     

强化嗜油微生物对盐碱土中石油类污染物的降解

利用从油田试验场油污土壤样品中分离出来的嗜油微生物,选择典型的石油与盐碱土制成的含油污泥作为研究对象.通过实验模拟,研究不同条件下微生物对油类污染物的降解作用特征.实验结果证明：在含水率50%及施加了氮磷比为10∶1营养物的样品中,微生物对油污的降解效果最好;通过施加适量的H₂O₂,可增强微生物的活性,进而提高微生物的降解油污能力;提供适宜条件,可以有效地加强嗜油微生物的降解能力及其对链烷烃的选择性降解.     

氧氟沙星在沉积物-水界面上的降解动力学研究

氧氟沙星大量进入水环境,具有较高的生态风险.探明氧氟沙星在沉积物-水界面上的降解规律有助于对其水环境污染进行控制.本研究探索了从沉积物中提取和测定氧氟沙星的方法,研究了其在沉积物-水界面上的降解动力学过程以及微生物对该过程的影响.研究结果表明利用1:1的乙腈和Mcllvina缓冲溶液(p H=10)可以从沉积物中有效提取氧氟沙星,提取回收率大于90%.降解动力学结果显示:在微生物抑制条件下,氧氟沙星降解微弱;在微生物未抑制条件下氧氟沙星的降解基本符合一级动力学和二级动力学过程,半衰期分别为10.1天和7.2天.研究暗示可以通过工程措施增强水环境中微生物的群落多样性和活性,达到促进水体中氧氟沙星的降解、降低环境风险的目的.     

大港油田本源微生物有氧降解原油半定量分析

为研究油藏本源微生物对原油中主要烃类的降解特性,利用大港油田采出水中的可培养微生物,以原油为唯一碳源,通过GC-MS技术分析不同降解时间下原油微生物降解情况。结果表明,原油成分可以被采出水中的可培养微生物降解,在5、15、25、60 d后正构烷烃的降解率分别达到79.75%,85.59%,94.96%,100%,且60 d后,多环芳烃(二环-四环)的降解率达到了62.50%~99.78%。     

水分及温度对煤吸附甲烷的影响

采用煤吸附甲烷参数测定装置,研究了水分及温度对煤吸附甲烷的影响,对完善间接法测定煤层瓦斯含量具有重要意义.对不同变质系列的4种煤样,进行了干燥和不同水分条件下的等温吸附实验.结果表明Langmuir吸附模型拟合精度最高,并得到水分对吸附影响的校正公式.不同温度下的等温吸附实验表明,随着温度的升高,煤吸附甲烷量减小,但变化趋势并不明显.研究得到了实验测定甲烷含量的校正公式及其相对误差.     

甲烷氧化菌对煤吸附甲烷的氧化特性

在煤样中加入甲烷氧化菌AEM1235菌悬液,充入CH4或CH4与O2的混合气体进行等温吸附实验以测定甲烷氧化菌对CH4的氧化能力.在两种充气条件下的吸附与脱吸附实验结果均显示出气体中CH4量显著减少和CO2增加的变化.在充气5.0 MPa、添加菌液量为18.75%条件下,充CH4气体、CH4与O2的混合气体时的CH4减少量分别可达其饱和吸附量的121.18%和244.39%,表明在高压、缺氧或充氧的条件下甲烷氧化菌对煤样中吸附的CH4均具有吸收和氧化的作用,这种作用随菌量增加或压力升高而加强,并且有O2存在可以促进甲烷氧化细菌对CH4的吸收和利用.该结果表明在地下煤层的高压和缺氧的条件下甲烷氧化细菌仍然具有较强的吸收和氧化煤层中结合态CH4的能力.     

城市固废的热-固-液-气-化-生耦合模型

通过建立厌氧降解模型研究了温度对城市固废中生化降解过程的影响,对已有的生化降解反应速率一级动力方程进行了修正,通过加入温度影响系数考虑温度的影响.基于OGS软件,通过数值计算分析了温度对城市固废中纤维素、总糖、蛋白质和脂肪组分的降解过程的影响,并研究了不同温度下的水解与甲烷化过程.将大型模型槽试验数据与数值计算结果进行对比,揭示了温度在多场耦合作用中的影响.结果表明,在10~45℃温度范围内,温度会显著影响水解与甲烷化进程的反应速率.