2019年褐煤的微生物降解研究.doc
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不可再生能源物质褐煤的生物可持续发展问题展望——微生
物转化与利用研究
袁红莉;杨金水;王风芹;应娇妍;李宝珍;陈文新
【期刊名称】《世界科技研究与发展》
【年(卷),期】2002(24)3
【摘要】本文从能源转化利用的角度探讨了褐煤转化的研究历史、研究现状及研究前景。
中国有丰富的褐煤资源 ,储量达 130 3亿吨 ,其开发利用必须兼顾能源需求和环境保护两个方面 ,走可持续发展的道路。
关于褐煤转化的工业途径可概括为四大类 :即褐煤的热解和炼焦 ,褐煤气化 ,褐煤液化 ,及褐煤化学提取腐植酸制品 ,而褐煤微生物转化与利用研究起步较晚 ;文中主要从褐煤降解微生物的分离 ,褐煤微生物降解的机理 ,褐煤微生物降解产物的优越性等方面对其进行了论述。
【总页数】6页(P13-18)
【关键词】不可再生能源;褐煤;可持续发展;微生物转化;微生物利用;微生物降解【作者】袁红莉;杨金水;王风芹;应娇妍;李宝珍;陈文新
【作者单位】中国农业大学生物学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD849.2
【相关文献】
1.不可再生能源的可持续发展问题展望 [J], 李相德
2.微生物燃料电池生物质能利用现状与展望 [J], 黄丽萍;成少安
3.省微生物研究所:高效利用微生物资源支撑农业可持续发展 [J], 潘慧
4.利用微生物转化维生素D_3的研究(Ⅰ)——25(OH)D_3的生物转化 [J], 郑东虎;邢克智;朴顺兰;韦东胜;张远方;桂枝
5.国际可再生能源新闻:生物质能——美研究把鸡肉脂肪转化为生物柴油 [J], 钱伯章(编译)
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微生物法脱除霍林河褐煤中氮的研究的开题报告一、研究背景与意义霍林河褐煤为内蒙古煤炭资源的重要组成部分,具有丰富的热值和较高的含氮量。
然而,含氮煤在燃烧过程中会产生NOx等大气污染物,对环境造成负面影响。
因此,降低霍林河褐煤中氮的含量,减少氮氧化物的排放,具有重要的现实意义和经济效益。
目前已有多种方法用于降低煤中氮的含量,如热解法、化学法、生物法等。
其中,生物法具有高效、环保、经济等优点,且对煤的质量影响较小。
因此,利用微生物降解褐煤中的氮,脱除氮污染物,成为了一个有望实现的途径。
二、研究内容和方法本研究旨在探究微生物法脱除霍林河褐煤中氮的可行性和优势,主要内容包括以下几个方面:1. 确定霍林河褐煤中氮的种类和含量。
通过元素分析、红外光谱等方法,确定其化学组成和结构。
2. 筛选合适的微生物菌株。
从具有氮降解能力的微生物中选出适宜的菌种,进行培养和筛选。
3. 确定最适生长条件和降解条件。
针对筛选出来的微生物菌株,优化其最适生长条件和最适降解条件。
4. 比较不同方法对降解效果的影响。
将微生物法与传统的物理化学方法进行比较,分析其对氮吸附体积和化学反应产物的影响。
本研究将采用实验室试验相结合的方法。
实验室试验包括菌株的培养与筛选、最适生长条件和最适降解条件的优化、不同方法对降解效果的比较等。
三、预期成果和意义通过本研究的探索和实验,预期可以达到以下几个方面的成果:1. 确定霍林河褐煤中氮的种类和含量。
为后续的实验和对比提供依据。
2. 筛选出合适的微生物菌株,在最适生长条件和最适降解条件下对霍林河褐煤中氮进行高效降解。
3. 比较不同方法对降解效果的影响,探究微生物法的脱氮机理及其优势。
4. 结合环保和经济需求,为实现褐煤氮污染物的脱除提供新的途径。
本研究的开展具有较高的实用价值和社会意义,有望为褐煤氮污染物的脱除提供新技术和新思路。
真菌生物降解转化煤炭机理探讨从化学的角度看,一切活的生物体所参与的生物化学反应都是在生物催化剂酶的参与、催化和调控下进行的。
生物学家早已知道,有些酶能改变或解聚木质紊,如在褐煤中,尤其是在年轻褐煤中含有较多类木质素结构。
因此,人们推测微生物使煤炭发生降解转化是通过木质素酶的作用,并且以能降解木质素的微生物作为筛选煤炭生物降解转化的微生物的最初基础。
Cohen一最早发现两种担子类)真菌云芝和茯苓能使天然存在的煤发生生物降解转化,虽然没有提出作用机理,但云芝和茯苓的消化作用机理是清楚的。
云芝通过消化含有芳香环结构的木质素聚合物来分解木质素组织,这种白腐作用是基于多酚氧化酶和过氧化酶以及在培养过程中产生的醌氧化还原酶。
茯苓通过消化多醣分解木材,只破坏少量木质素,它的褐色腐败作用主要是基于产生的口一酣酶能侵蚀纤维素;也有人提出茯苓通过产生自由基来降解纤维素聚合物,而不是酶的催化作用。
Cohen在他的进一步研究中发现,将云芝胞外液加酸水解+导致煤生物降解转化速率的明显降低;将云芝胞外液中加入抗坏血酸(还原剂,使培养液中的任何氧化酶失活),导致煤生物降解转化作用降低90%;再通人氧时,煤的生物降解转化活性恢复(氧化抗坏血酸,以使其不再钝化培养液)。
由此,他指出云芝胞外液对煤的生物降解转化作用来自氧化酶的作用。
Pyne等人用离子交换树脂及凝胶过滤的方法,从具有液化风化褐煤作用的Coriolus versicolor培养物中分离并纯化了一种蛋白组分,这种组分对褐煤的液化既不是表面活性剂的作用,也不是螯合剂的作用,60℃加热30min明显降低该组分液化煤的活性,丁香醛连氮氧化酶抑制剂同样能抑制该组分对褐煤的液化能力。
推测该组分具有丁香醛连氮氧化酶活性,正是这种酶参与了液化煤的过程。
Pyne等人在1 988年又发现微生物胞外酶液化煤的过程是改变煤的结构产生一些羧化组分,这种胞外酶还具有一些漆酶的特性,但添加商品漆酶并不能明显增加液化煤的能力。
煤微生物降解转化研究现状进展煤炭是世界上最重要的能源资源之一,煤炭的燃烧会产生大量的二氧化碳等温室气体,对环境造成极大的影响。
为了解决这一问题,人们开始研究煤微生物降解转化技术,希望通过微生物的作用将煤炭转化为更清洁的能源或有机化合物。
本文将探讨煤微生物降解转化研究的现状进展。
一、煤微生物降解转化研究的背景煤微生物降解转化是通过微生物的代谢活动作用,将煤中的有机物质转化为能够被利用的产物。
煤微生物降解转化研究的背景源于对清洁能源和环境保护的需求,旨在开发新的煤炭利用技术,减少煤炭的燃烧对环境造成的污染。
目前煤微生物降解转化研究主要集中在微生物对煤中有机物质进行分解代谢的机制和途径,以及利用微生物将煤转化为清洁能源或有机化合物的技术方法。
二、煤微生物降解转化研究的进展1. 微生物对煤中有机物质的降解代谢微生物对煤中有机物质的降解代谢是煤微生物降解转化研究的核心内容之一。
近年来,研究人员通过分离和鉴定煤中微生物,揭示了微生物在煤中有机物质降解代谢过程中的代谢途径和酶系系统。
利用分子生物学和生物化学技术,人们发现了一些新的煤降解微生物,揭示了它们在降解煤中有机物质时的代谢途径和酶系系统,为研发高效的煤微生物降解转化技术提供了重要的理论基础。
三、煤微生物降解转化研究的挑战与展望1. 技术难点当前煤微生物降解转化技术在实际应用中仍面临一些挑战,包括煤中有机物质降解代谢的代谢途径和酶系系统尚未完全明确,利用微生物将煤转化为清洁能源或有机化合物的技术方法尚不够成熟,需要进一步开展基础研究和应用探索。
2. 发展方向为了克服煤微生物降解转化技术面临的挑战,未来的研究可以从以下几个方面进行深入探讨:一是加强对煤微生物的分离和鉴定,发现新的煤降解微生物,揭示其降解代谢机制;二是开展煤微生物降解转化技术的工程化研究,探索高效的煤微生物降解转化工艺和装备;三是加强与煤炭生产和利用企业的合作,推动煤微生物降解转化技术向产业化方向发展,加快技术的转化和应用。
程 娟,何 环,衡曦彤,等.微生物降解昭通褐煤提高游离腐殖酸含量[J].江苏农业科学,2020,48(17):296-301.doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2020.17.059微生物降解昭通褐煤提高游离腐殖酸含量程 娟1,何 环1,衡曦彤1,赵 阳1,刘 健2,石开仪3,曹清河4,李成果5(1.中国矿业大学化工学院,江苏徐州221116;2.山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司/煤与煤层气共采国家重点实验室,山西晋城048012;3.六盘水师范学院化学与材料工程学院,贵州六盘水553004;4.江苏徐淮地区徐州农业科学研究所,江苏徐州221011;5.徐州快邦生物科技开发有限公司,江苏徐州221011) 摘要:筛选到1株对云南省昭通褐煤降解效果较好的菌株H3,经分子生物学鉴定,该菌株与青霉菌Penicilliumgriseopurpureum的相似度为96%。
通过正交试验筛选H3菌株生物降解昭通褐煤产游离腐殖酸的主要影响因素,结果表明,煤样粒度会明显影响H3菌株对煤的生物降解,并且当粒度小于0.074mm、反应温度为30℃、反应时间为7d时,菌株H3对褐煤的降解效果最好,经降解后褐煤中游离腐殖酸含量为70.34%,提高35.87%,降解率达到56.25%。
通过工业分析、X射线衍射仪(XRD)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)分析了微生物降解前后褐煤性质的变化,结果表明经H3菌株降解后昭通褐煤的水分和固定碳含量略有上升,而挥发分和灰分含量略有下降,煤中一部分芳香环可能被真菌破坏,使其微晶结构发生变化。
同时,经过微生物降解后的褐煤,部分碳碳双键和碳氮单键消失,说明原煤部分官能团被破坏。
关键词:褐煤;生物降解;游离腐殖酸;青霉菌;降解工艺优化 中图分类号:TQ536;S182 文献标志码:A 文章编号:1002-1302(2020)17-0296-06收稿日期:2019-10-18基金项目:徐州市政策引导类计划(科技合作)(编号:KC18245)。
煤微生物降解转化研究现状进展煤炭是一种重要的化石能源,在全球能源结构中占据着重要地位。
然而,传统的煤炭生产和利用过程会产生大量的环境污染和二氧化碳排放,对环境造成巨大的危害。
为了减缓煤炭行业对环境的影响,近年来煤微生物降解转化技术逐渐受到了广泛的关注。
煤微生物降解转化技术是指利用微生物降解煤炭中的有机物质,将其转化为燃料或化工原料。
通过这种技术,煤炭的资源利用效率和环境友好性得到了显著提高。
目前,煤微生物降解转化技术已经成为煤化学和生物技术交叉的前沿研究领域之一。
煤微生物降解转化技术主要分为两种方式:一种是利用厌氧微生物将煤炭转化为甲烷;另一种是利用厌氧和好氧微生物将煤炭转化为有机酸、酒精等小分子化合物。
其中,利用厌氧微生物将煤炭转化为甲烷是最为常见的一种方式。
该过程主要通过生物降解煤炭中的有机物质产生甲烷,常见的微生物有甲烷菌和挥发性脂肪酸菌。
利用厌氧和好氧微生物将煤炭转化为小分子化合物,则需要在实验室中控制好氧和厌氧条件,并加入适当的微生物。
该过程可以产生丰富的小分子化合物,如乙醇、丁醇、丙酸等,这些化合物可以进一步转化为高级燃料或化工原料。
近年来,煤微生物降解转化技术研究得到了快速发展。
研究人员在杂交微生物、基因突变、微生物群落工程等方面开展了大量研究,为煤微生物降解转化技术的发展提供了新的思路和方法。
同时,传统的化学方法也在不断地发展和改进,如热解、水化等方法,这也为煤微生物降解转化技术提供了新的参考和对比。
然而,煤微生物降解转化技术存在许多挑战和难点,如微生物的选择和培养、生物反应过程的建模和分析、反应条件的控制和优化等方面。
其中,微生物的选择和培养是当前研究的难点之一。
由于煤中的有机物质复杂多样,微生物生长条件也比较苛刻,这使得微生物的筛选和培养变得十分困难。
同时,生物反应过程的建模和分析也是当前研究的重点之一。
由于微生物群落的复杂性,生物反应过程常常难以建立准确的数学模型,这也使得生物反应过程的分析和优化变得十分困难。
煤微生物降解转化研究现状进展1. 引言1.1 煤微生物降解转化研究现状进展煤是一种重要的化石能源资源,但其燃烧会产生大量的污染物,对环境造成严重影响。
为了减少煤燃烧带来的环境问题,煤微生物降解转化研究逐渐受到关注。
微生物在降解煤的过程中可以利用煤中的有机物质作为碳源和能源,将其转化为更环境友好的产物。
目前,关于微生物降解煤的机理研究取得了一定进展,揭示了微生物如何利用酶系统降解煤中的结构复杂的有机物质。
在应用领域,微生物降解煤被广泛应用于煤的清洁利用、生物转化和资源化利用等领域,为实现煤资源高效利用提供了新的途径。
微生物转化煤的研究进展也十分值得关注。
研究人员通过利用微生物代谢途径中的反应机制,设计并构建了多种高效的微生物转化煤的生物反应器。
这些生物反应器不仅可以提高煤的降解效率,还可以实现对煤产物的精准控制和分析。
随着研究的不断深入,煤微生物降解转化研究在未来将会有更广阔的发展空间。
通过进一步探索微生物在降解和转化煤过程中的作用机制和应用价值,将有助于实现煤资源的可持续利用和环境保护目标。
2. 正文2.1 微生物降解煤的机理研究微生物降解煤的机理研究是煤微生物降解转化研究中的重要内容之一,通过深入探究微生物如何分解煤的结构和化学成分,可以揭示微生物降解煤的机理,为进一步的应用和工程实践提供理论支持。
目前,研究表明微生物降解煤的机理与微生物产生的酶类和代谢产物密切相关。
微生物如放线菌、细菌、真菌等能够分泌多种酶类,这些酶类可以与煤中的各种成分发生作用,促使煤的结构发生改变。
微生物在降解煤的过程中会产生多种代谢产物,这些代谢产物也可以参与到煤的降解过程中。
研究发现微生物降解煤的机理还与微生物与煤之间的生物-矿物相互作用密切相关。
微生物可以利用煤中的矿物质作为能量和营养来源,从而促进煤的降解过程。
微生物降解煤的机理研究是一个复杂而多样化的课题,需要综合利用生物学、化学和地质学等多个学科的知识,以加深对微生物降解煤的机理理解,为煤资源的有效开发利用提供科学依据。
褐煤风化过程中微生物群落的演替
黑色是地球上最丰富的煤炭类型之一。
它已经被用作建筑材料、燃料和化学原料等等。
考古学家和科学家通过研究发现,煤炭的演变也被微生物推动。
人们甚至在古代的煤层中发现了数百种微生物的化石。
煤风化是指煤炭在被水、氧和生物体间分解的过程。
在这个过程中,部分煤炭被正常分解,形成了更易于消化和吸收的物质。
随着风化的变化,微生物群落也会随之发生变化。
从化石来看,尽管有表明煤炭的宏观形态的变化的样本,但微生物的转变对推断煤炭的演变过程具有指示性作用,而且可以解释煤炭的能量来源。
古煤层的研究也表明,微生物的群落的变化可以追溯到煤炭沉积的时间。
微生物在煤风化过程中发挥了重要作用,主要表现在蒸发梯度的差异、有机物分解、减压过程以及气体交换等方面。
由于微生物对煤炭的多重作用,以此了解它们如何改变煤炭拓殖性质,又如何改变煤炭的微环境和表面的质量,从而指导煤炭的选择和建设多功能的利用。
在煤风化过程中,微生物群落经历了一个从多样性到单一性的过程。
随着煤炭演变,原有的微生物群落发生了变化,有种对抗性微生物更突出地表现出来,而其他微生物则渐渐减弱或消失。
研究者在煤风化过程中还发现了一些新型微生物,如适应煤层环境的古细菌以及古藻,其出现表明微生物能够以真正的适应性来应对新的煤风化环境。
综上所述,煤风化是一个复杂的过程,微生物对整个过程具有深远的影响力。
它们不仅能促进煤炭的分解,还能解释煤炭演变的宏观形态,因此微生物在煤风化过程中起着至关重要的作用。
中国矿业大学《生物工程专题研究》结题报告专题题目:褐煤的微生物降解研究学院化工学院班级2008级生物工程2班姓名吴金钛学号06082854分数评阅教师二O一一年十二月五日褐煤的微生物降解研究吴金钛(中国矿业大学化工学院,江苏省徐州市,221116)摘要我国已探明褐煤的保有储量是1300亿吨,占煤炭储量的13%[1]。
这些低阶煤直接燃烧不仅热效率低,工业应用价值低,长期堆放还会造成能源的浪费和环境的污染。
因此褐煤的合理开发和充分利用成为一个指的人们深思的研究课题。
而褐煤的生物转化和利用研究为人们开辟了一条实现煤炭高效和清洁利用及可持续发展道路。
对维护全球的健康发展和人类生存有着重要的贡献和深远的意义。
关键词褐煤生物降解1.褐煤的微生物降解研究的意义褐煤是一种只经过岩化作用而质变作用不充分的低阶煤,有的仍保有植株的原貌,也正因为如此褐煤含水量高、挥发分高、且易于风化破碎、容易发生自燃,不适于长途运输和储存,只能直接燃烧发电[2][3]。
但褐煤直接燃烧不仅热效率低,而且易产生大量的粉尘,造成严重的环境污染[4]。
中国属于缺油、少气、富煤的国家,为适应国家经济的快速增长必要的从国外进口大量的非煤化石燃料以填补巨大的能源空缺,但是出于能源安全角度,又不能过度依赖国外进口,因此通过将储量很大,热值和利用价值不高的褐煤、风化煤等煤炭资源通过生物转化,以补充其他化石燃料之不足,就显得尤为重要。
同时通过生物转化降解获得的产品适应国家提倡的低碳之路和提高能源利用率的要求,为煤炭高效清洁利用和可持续发展开辟了一条新道路。
2.褐煤的组成褐煤属于最年轻的煤,其煤炭形成经历了两个过程:泥炭化与煤化过程。
泥炭化过程,植物体中的纤维素先降解为单糖,木质素则逐步氧化成结构复杂多变的腐植酸及水溶性的苯环衍生物,结果植物残体逐渐就转化呈腐殖质。
其中大量的-OH -COOH 等活泼官能团及活泼的á-氢作用生成的新的产物如腐植酸和沥青等。
形成的泥炭当被其它沉积物覆盖时,泥炭化阶段作用结束,生化作用逐渐减弱停止,紧接着在温度和压力为主的物化作用下,进入煤化阶段,泥炭就逐步转化成了褐煤因此煤中含有丰富的孔结构及大量的-OH -COOH 等典型结构。
由于低阶煤中含有大量的-OH -COOH 等典型结构与木质素的结构的芳香族化合物相似,低阶煤分子中的侧链及桥键较多活性官能团含量较高易被微生物作用,因此可以采用含有木质素酶系可以对木质素进行降解的菌体对褐煤进行降解[5]。
3.褐煤微生物降解的机理经过国内外人员的多年研究发现,煤的微生物降解具有可行性,降解过程随具体的煤种、菌种和环境条件变化而存在差异。
根据多年研究成果,研究者们总结了3种主要的降解机理:碱作用机理、生物螯合剂作用机理和酶作用机理[6]。
(1)碱作用机理:微生物在生长过程中产生的碱性物质。
例如氨、多胺及一些肽类化合物参与煤的液化。
1987年,Strandberg报道了放线菌培养过程中会产生一种胞外物质能够将煤液化,之后经提取检测发现这种物质不能被蛋白酶降解,同时他们还发现煤液化的过程随PH升高煤的液化量越高,由此他们判定之前所提的这种胞外物质并不是生物酶,而可能是一种碱性的代谢物质[7][8]。
1989年Quigley的研究成果也表明微生物产生的碱性代谢物很可能是一种影响煤降解的因素之一[7][9]。
但国内的一些学者在近几年的研究中,得到的结论是煤在降解过程中,培养基的PH值不但不会上升反而会下降,且液化煤量随PH值下降而上升,这种结论与国外研究人员得出的结论恰好相反,因此说碱性溶解机理有待于验证[10]。
(2)生物螯合剂作用机理:1998年,Quigley等报道褐煤中存在多价金属离子,这些金属离子在褐煤中起到了桥梁作用,在脱除这些多价金属之后,煤炭能够更多地溶解在稀碱之中,同时生物溶解增强发生的氧化作用减少[7][11]。
之后Cohen 等人利用云芝溶解煤的试验中发现煤的溶解程度和草酸盐相关,试验证明褐煤的金属离子经螯合剂作用,煤的溶解度得以提高[12]。
但是用昂贵的培养基培养微生物来产生碱性物质和螯合物,不但产生速度慢,而且目标产物浓度低,副产物多,从经济角度而言,这种途径并不适应于大规模化生产。
(3)酶作用机理:很早之前,人们就知道有些酶可以直接降解木质素,而褐煤属于一种转化不充分的低阶煤,还保留了很多原始植株的特性,通过成分分析也确定了褐煤中存在一定的木质素,由此人们推测这些能够降解木质素的酶是否也能够也能够降解褐煤,并且以能够降解木质素的微生物作为筛选溶解煤的微生物的最初基础。
自然界中能够生成木质素降解酶可降解木质素的微生物大多数是担子菌纲目的白腐真菌。
木质素降解酶系包括木质素过氧化酶、锰过氧化酶和其他过氧化酶。
实际上,由于煤的生物降解是一个复杂的生化反应过程,菌种不同参与降解的活性物质也不同。
同一菌种于不同培养基之中,对于不同的煤种而言,其产生的降解煤的活性物质也可能不同[7]。
根据上述的三种降解机理可知,第三种机理最适与试验研究,虽然纯酶的降解效率很高,但是对于纯酶的提取难度以及提取成本,决定了采用纯酶降解并不划算,因此试验普遍采用能够产生这些酶的菌体进行研究。
4.降解褐煤的微生物对于微生物是否能够降解煤其主要依据在于它们的代谢产物之中是否包含分泌的酶、螯合剂等具有攻击煤之中或者类似于煤的有机化合物中某些成分、结构等的作用,而从现有的微生物中进行筛选[13]。
例如,褐煤是一种转化不彻底的煤炭保留有部分的类似于植株木质素的结构,所以在筛选降解褐煤的微生物时可以考虑选择那些能够降解木质素的微生物比如黄孢平原革菌。
煤中由于有芳环结构,可以采用球红假单胞菌进行研究。
不同的微生物与不同煤样的作用之间存在一定的匹配关系。
因此,不同煤种的降解煤的微生物的筛选就显得尤为重要。
现今已经分离鉴定出来的降解煤炭的微生物有很多。
细菌类有枯草芽孢杆菌,短小芽孢杆菌,蜡状芽孢杆菌和假单胞菌DLC-07。
放线菌主要为链霉菌:Streptomyces Uiridosporus TTA, Streptomyces setonii 75vi2,Streptomycesbadius,Streptomyces flaUoUirens,除此之外,还有报道Actinosynnema Sp.真菌类中报道最多的是担子菌中的Phanerochaete chrysosporium,其它担子菌还有Trametes Uersicolor,Polyporus Uersicolor,Poria placenta,Coriolus Uersicolor;丝状真菌如:Paecilomyces Tli,Penicillium,Mucor,Aspergillus terricola, Aspergillus ochraceus,Cunning hamella Sp.,Pleurotus florida,Pleurotus ostreatus,Pleurotus caju,Pleurotus eryngii,Trichoderma Uiride,Stropharia Sp.,Fusarium oxysporum;酵母中的Canadida Sp. 也具有降解褐煤的能力[14]。
细菌之中木质素降解能力最强的是放线菌,而真菌之中降解能力最强的是白腐真菌[15]。
5.褐煤的预处理Scott提出,对于作用能力强的菌种,煤溶解程度似乎与煤的种类相关更大,而与微生物种类关系则次之。
风化褐煤中植物残骸明显可见,含氧高达28%-29%,易于被溶解,含氧40%的北达科他褐煤也易被真菌降解,但对于大多数未经预处理的褐煤及年轻烟煤却不能被试验的真菌所降解[8]。
从上述报道的试验结果看,低阶煤也需经过预处理才易于被真菌所降解。
微生物降解褐煤的试验中,褐煤的预处理方式比较多,例如硝酸处理、NaOH浸取处理、H2O2处理及微波处理等。
在王龙贵等人的试验中曾经利用上述几种方式对褐煤进行预处理,通过简单的试验结果比对可以看出采用硝酸预处理效果更为明显,但采用硝酸是否是一种最好的选择,还需要根据具体的试验研究才可以确认,因为是否存在比硝酸预处理效果更好的处理方式,尚待探究,再者对于其它几种预处理方式其采用处理的物质的浓度、微波波长是否都是试验最适情况,是否可能存在比对时存在硝酸使用最适浓度处理而其他物质没有采用最适条件,因此还不能完全否定其它处理方式一定不如硝酸预处理效果。
此外预处理时的最适硝酸浓度也需要根据具体的试验加以确认[10]。
6.褐煤降解的条件选择6.1菌株的选择6.1.1单纯的一种菌体(1)白腐真菌:是对一类能够降解木质素的真菌的总成,因降解木材后留下的残留物呈白色而得名。
其在生物学上分类属于担子类,腐生于树木或木材上,使木材上出现袋状、片状或有环痕状等形状的淡色海绵状团块,菌丝体为有隔膜多核态(达15个),它通常以无性生殖方式构成其生活史。
在环境诱导下可形成担孢子,其有性结合方式为同宗配合,所形成担孢子是核质相同的双核体。
白腐菌依靠降解木质纤维材料的能力穿入木质, 侵入木质细胞腔内, 释放降解木质素和其它木质组分的酶, 导致木质腐烂成为淡色的海绵状团块——白腐[16]。
最适生长温度:28~38℃,可根据白腐菌的特征反应即Bavendamm反应来进行鉴定。
(2)绿色木霉,主要降解木材中纤维素和部分的木质素,腐生于木质和纤维类物质上,使其腐朽,产生绿色霉状物,其适应性强,广泛存在于自然界的各种有机物质中,常以分生孢子的形式漂浮在空气中,最适生长温度:28~38℃,营养要求不高;在营养丰富的基质上生长非常迅速,菌落很快长满整个培养皿,菌落呈绿色绒状。
培养生长过程中产生纤维素酶,而分解纤维素。
(3)褐腐菌是使木材呈褐色腐朽类真菌,其降解木质素能力弱于降解纤维素能力。
其大部分属于担子菌,主要降解木材中的多糖,不能完全降解木质素,只能改变木质素的性质,如脱甲基反应等,并参与腐殖质的形成[17]。
褐腐菌丝一般聚集在木材细胞腔内,从已有孔口或细胞壁上钻洞进入邻近细胞,因分解过程中,褐腐菌先从次生细胞壁物质开始降解,初生细胞壁中间层特别抗褐腐菌分解,因其木质素含量高。
褐腐菌分解时,木质素中的甲氧基明显地减小,进一步分解时大部分多糖被消耗,细胞壁塌陷,造成木材体积减少。
最适生长温度:28~38℃,其生长相对较慢,菌丝短。
在国内张明旭等人做的真菌降解义马褐煤的研究试验中,以上述3种菌体分别在同一条件下分别降解褐煤再同3种菌体混合降解褐煤效果进行对比,可以看到菌体混合降解效果最优,褐腐菌次之,白腐菌再次之,绿色木霉最差,但相比于空白组加有菌体的褐煤降解效率都明显提高,说明利用菌体降解褐煤确能提高褐煤的降解效率,且不同菌体降解褐煤的能力有所不同,混合条件下可能取得最佳效果[18][19]。