一种生物模拟产气实验的前处理方法技术

本发明专利技术提出了一种生物模拟产气实验的前处理方法。本发明专利技术可用于生物产气模拟实验前处理，为了解决地质沉积物发酵周期过长且易污染的问题，对产生甲烷的产甲烷菌系进行富集扩大培养。本发明专利技术采用的培养基成分和微量元素溶液成分，优化改善了产甲烷菌富集培养的培养基，为后续实验中快速、准确获取产气量提供了有力保证。保证。保证。

【技术实现步骤摘要】
一种生物模拟产气实验的前处理方法


[0001]本专利技术涉及微生物地球化学
，尤其涉及一种生物模拟产气实验的前处理方法。

技术介绍

[0002]沉积环境中生物气的生成是厌氧细菌对沉积物进行生理活动的结果，要研究其生成过程需要综合微生物学、地质学等多学科的理论和技术方法。所以一直以来，人们对于这类生物气的生成、运移、储存、聚集等方面的了解还很不足，特别是对生成机理的把握和生气量的估算一直难于确定。物理模拟实验方法是用来研究生物气生成的常用的有效方法，即通过在实验室中模拟一个尽可能接近自然生成生物气的环境条件，人为的使生气基质在这样的环境中接受人工选定的微生物的作用而产气。通过对模拟产气过程中底物、中间产物和最终产气等参数的观察和测试，分析、推断生物气生成过程和机理。
[0003]地质沉积物生物气实验模拟研究近年来取得了很大的进展，大多集中在油藏的微生物降解研究中。以地质样品作为生气基质的研究报道多集中在两个方面，即厌氧细菌的培养和模拟产气研究。沉积物中厌氧细菌主要包括发酵细菌、硝酸盐还原菌、铁还原菌、硫酸盐还原菌、产甲烷菌等。目前，生物产气过程发展到四阶段发酵理论，产甲烷菌是复杂产气过程中的最后也是最主要的一部分，是一类能够将无机或者有机化合物厌氧消化转化成甲烷气的细菌，属广古菌门，是绝对厌氧菌，依赖于其他微生物将有机质降解为简单化合物再加以利用，是有机质彻底分解及海洋沉积物中物质循环的重要组成部分。
[0004]由于地质样品经过较长时间的沉积，有机质已发生转变，仅凭其中产甲烷菌系的发酵实验时间过长，易造成污染，很难在短期内达到实验效果，同时也无法代表原始有机质的生物产甲烷潜力，因此，在实验中大多选择接种高效产甲烷菌系的方法评价沉积物生烃潜力。接种高效产甲烷菌系的应用首先涉及到种泥的选择，其次是富集培养驯化本源产甲烷菌系，使其在实验过程中维持较高的活性。
[0005]目前，种泥的选择和富集培养产甲烷菌的方法和培养基成分各有不同，培养效果也不尽相同，急需一种更加适用于产甲烷菌的培养基配方，用于生物模拟产气实验前处理。

技术实现思路

[0006]为了使模拟产气实验更接近原位环境中的真实情况，驯化本源产甲烷菌系，为后续实验打好基础，对产甲烷菌系的富集培养方法进行优化，选取不同的种泥，确定富集营养液的成分和浓度。本专利技术提出了一种生物模拟产气实验的前处理方法，解决了以往生物产气模拟实验中产气量低，产甲烷菌系培养效果差的问题。
[0007]本专利技术提出了一种生物模拟产气实验的前处理方法，包括以下步骤：
[0008]S1：配制营养液并灭菌；
[0009]S2：将种泥置于S1得到的无菌营养液中富集培养30～60d；
[0010]S3：在富集培养期进行甲烷含量测定；
[0011]S4：对S3测定的甲烷含量进行定性分析。
[0012]作为本专利技术的具体实施方式，本专利技术的前处理方法适用于甲烷，这是因为生物气中最主要成分和最关注的就是甲烷，因此营养液也是搭配产甲烷菌群的。
[0013]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤S1中，所述营养液以1000ml为基准，各成分含量为：
[0014][0015][0016]作为本专利技术的具体实施方式，所述微量元素溶液中各组分浓度为：NTA为12.00～13.00g/L；FeSO4·
7H2O为0.32g/L；MnCl2·
4H2O为0.10g/L；CoCl2·
2H2O为0.04g/L；CaCl2为0.10g/L；ZnSO4·
2H2O为0.20g/L；CuCl2·
2H2O为0.03g/L；H3BO3为0.02g/L；Na2MO4·
2H2O为0.04g/L；NaCl为1.00g/L；NiCl2·
6H2O为0.15g/L；EDTA(Na+)为0.20g/L。
[0017]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤S1中，所述步骤S1中，所述营养液的PH值为6.5～7.5，优选为7；和/或
[0018]营养液中K
+
/Na
+
不小于0.02，Ca
2+
/Mg
2+
不小于0.1。
[0019]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤S1中，所述营养液灭菌温度为100～121℃，灭菌时间为20min。121℃是微生物学灭菌实验要求温度，通常来说可以杀死最难杀死的细菌芽孢，达到灭菌效果。
[0020]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤S2中，所述富集培养的时间为30～60d，富集培养的温度为30～40℃，优选为35℃。35℃是大部分产甲烷菌适宜生存的温度，有利于激活菌群。
[0021]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤S2中，所述惰性氛围包括氮气、氩气、真空氛围，优选为氮气环境。
[0022]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤S2中，所述种泥包括海底沉积物、厌氧污泥、稻田土、牛粪；种泥需选择含有有机质的物质。
[0023]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤S2中，所述种泥的接种体积比为10～200％。
[0024]作为本专利技术的具体实施方式，所述步骤S4中，所述甲烷含量进行定性分析包括通过甲烷产气量变化过程反映产甲烷菌的扩大经历。
[0025]作为本专利技术的具体实施方式，本专利技术中的营养液关键成分是KCl、NaCl、K2HPO4、MgCl2、CaCl2这五种，且需保证营养液中K
+
/Na
+
不小于0.02，Ca
2+
/Mg
2+
不小于0.1；这是因为K
+
和Ca
2+
浓度太小，不利于甲烷菌生长。
[0026]本专利技术中的上述原料均可自制，也可商购获得，本专利技术对此不作特别限定。
[0027]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0028]1、本专利技术的前处理方法改进了生物产气模拟实验前处理中产甲烷菌富集培养的培养基溶液成分及含量，接种后得到了生长能力更强的产甲烷菌富集菌液，并且产生的甲烷量明显增加。本专利技术可用于后续生物产气模拟实验中样品前处理，有助于实验室模拟沉积物中微生物发酵产气过程。
[0029]2、通过富集培养种泥中的产甲烷菌群，能够有效的激活产甲烷菌群，最大程度上模拟生物气生成的过程，并且由于不同种泥的选择，产生的效果也有所不同。
[0030]3、由于未经富集培养的产甲烷菌群活性极低，无法开展模拟实验，本专利技术旨在提供一种更为高效的方式激活样品中的产甲烷菌群，以达到评价沉积物生烃能力的作用。
附图说明
[0031]图1为本专利技术实施例中产甲烷菌富集培养装瓶模型；
[0032]图2为本专利技术实施例2中沉积物富集培养产气量曲线图。
具体实施方式
[0033]下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但并不构成对本专利技术的任何限制。
[0034]本专利技术各实施例中，酵母浸膏，生物纯，品牌本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生物模拟产气实验的前处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：配制营养液并灭菌；S2：将种泥置于步骤S1得到的无菌营养液中并在惰性氛围富集培养；S3：在富集培养期进行甲烷含量测定；S4：对步骤S3测定的甲烷含量进行定性分析。2.根据权利要求1所述的前处理方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述营养液以1000ml为基准，包括：无菌无氧水加至1000ml。3.根据权利要求2所述的前处理方法，其特征在于，所述微量元素溶液中各组分浓度为：NTA为12.00～13.00g/L；FeSO4·
7H2O为0.32g/L；MnCl2·
4H2O为0.10g/L；CoCl2·
2H2O为0.04g/L；CaCl2为0.10g/L；ZnSO4·
2H2O为0.20g/L；CuCl2·
2H2O为0.03g/L；H3BO3为0.02g/L；Na2MO4·
2H2O为0.04g/L；NaCl为1.00g/L；NiCl2·
6H2O为0.15g/L；EDTA(Na+)为0.20g/L。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的前处理方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述营养液的PH值为6.5～7.5，优选为7；和/或营养液中K
+<...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑旭莹，许科伟，顾磊，郭嘉琪，孙长青，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油勘探开发研究院，
类型：发明
国别省市：