内蒙胜利褐煤生物产气前后微生物群落变化

摘要

为研究微生物群落在褐煤生物产气过程中的作用以及产气前后煤样性质的变化.以内蒙古胜利褐煤为产气底物,寺河矿区煤层气井排出水中富集产气微生物为出发菌群,在实验室开展褐煤生物产气实验,采用Illumina高通量测序平台分析产气前后微生物群落变化,并利用气相色谱、扫描电子显微镜等手段对褐煤产甲烷量和产气前后煤样物化性质及其煤表面的菌体形貌进行分析.结果 表明,内蒙胜利褐煤可以被所富集得到的菌群利用并产生甲烷,产气周期为49 d,期间累计产甲烷量为83.1 mL,净产甲烷率为7.84 mL/g煤.褐煤生物产气微生物样本中细菌群落多样性丰富,主要优势菌门为厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、WWE1、拟杆菌门(Bacteroidetes)、互养菌门(Synergistetes)和少量的脱铁杆菌门(Deferribacteres).原始微生物群落结构多样性较高,经褐煤和基本培养基培养产气后,群落多样性降低.在微生物属水平上菌群结构变化较大,其中W22,Proteiniclasticum,VadinCAO2,Tissierella_ soehngenia,Clostridium,Desulfovibrio等菌属在产气过程中发挥重要功能.内蒙胜利褐煤挥发分较高,富氢、富氧,煤表面结构松散有明显裂隙,有利于微生物附着降解,适宜进行生物产气试验.褐煤经微生物作用产气后,水分、灰分、挥发分均降低,固定碳百分比升高,H/C升高,S元素比例下降,利用扫描电镜观察到产气体系中煤表面附着大量短杆状和球状微生物,并存在类似微生物纳米导线的结构.