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褐煤与水稻秸秆共降解增产甲烷机理研究

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以褐煤与水稻秸秆共降解为研究对象,采用高通量测序、气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)、X射线衍射仪(XRD)、核磁共振碳谱(13C-NMR)分析了共降解对甲烷生成过程中微生物菌群、中间代谢产物、煤与秸秆结构等的影响规律,以进一步明晰共降解增产甲烷机理.结果表明:褐煤与水稻秸秆共降解甲烷产量为388.47μmol,比二者单独降解甲烷产量之和高116.53％;共降解作用下,梭状芽孢杆菌属(Clostridium)和副梭菌属(Paraclostridium)等纤维素降解菌相对丰度显著增大,有效提高了菌群对煤和秸秆中纤维素及其衍生化合物的降解能力,同时氨氧化古菌活性增强,有利于氮循环;共降解后发酵液中有机酸含量提高,一方面有机酸为甲烷生成提供了充足底物,另一方面有机酸作用于煤结构,提高煤的生物有效性;水稻秸秆纤维素结晶度在共降解后降低幅度增大,使其更容易被水解用于产甲烷;共降解促进了褐煤芳香族化合物的降解,芳碳率下降更多.因此,水稻秸秆作为一种结构简单的碳源,能够诱导、调整甲烷生成中的微生物群落结构,增强煤中芳香碳和纤维素类有机物以及秸秆纤维素的降解,同时促进有机酸生成,提高甲烷产量.
Study on mechanism of lignite and rice straw to increase methane production by co-degradation

程佳琪、郭红光、张子中

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太原理工大学安全与应急管理工程学院,030024 太原

太原理工大学原位改性采矿教育部重点实验室,030024 太原

生物甲烷 共降解 水稻秸秆 褐煤 微生物群落结构

国家自然科学基金-山西省煤基低碳联合基金培育项目山西省重点研发计划国际科技合作项目

U1810103201903D421088

2023

10.19726/j.cnki.ebcc.202301005

煤炭转化
太原理工大学,中科院煤转化国家重点实验室

煤炭转化

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：0.706
ISSN：1004-4248
年,卷(期)：2023.46(1)
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