甲烷氧化菌及其在環(huán)境治理中的應(yīng)用

林海峰 宮本敬 郭維東

(沈陽市環(huán)境技術(shù)評估中心，遼寧 沈陽 110000)

前言

甲烷是一種重要的溫室效應(yīng)氣體，在受到工業(yè)化等因素的影響，其在大氣中的濃度日益上升，對人們生活產(chǎn)生了不良影響，而甲烷氧化菌能夠參與大氣碳循環(huán)，在減少甲烷排放量中具有重要意義，加強(qiáng)對甲烷氧化菌在環(huán)境中的分布十分重要。

一、甲烷氧化菌概述

甲烷氧化菌主要分為兩類，一類是好氧，另一類是厭氧，相比較而言，好氧氧化更被人們所熟知，相關(guān)研究較多，且完善。目前，好氧氧化菌主要包括17個(gè)屬，結(jié)合其形態(tài)結(jié)構(gòu)及生理生化性質(zhì)，可以將其分為三個(gè)類群:Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅹ型，好氧氧化菌在自然環(huán)境中的分布比較廣泛，對環(huán)境要求不高。誠然，甲烷氧化菌種類很多，但是，其氧化途徑和方式基本一致。厭氧氧化菌發(fā)展速度相對較慢，對生長環(huán)境要求極高，目前為止，還沒有發(fā)現(xiàn)厭氧氧化的純培養(yǎng)物，其主要分布于深海沉積物、湖中等，隨著研究日益深入，人們對甲烷厭氧氧化已經(jīng)有了重新認(rèn)識，為其在實(shí)際中應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)［1］。

二、環(huán)境治理中甲烷氧化物的應(yīng)用

(一)減少甲烷排放量

自然環(huán)境中甲烷的排放主要是由自然與人為兩方面因素造成的，人為占了整體排放量的2/3，反芻動物、垃圾場等是甲烷排放的重要原因，且在很大程度上影響人們健康生活，甲烷排放量日益增加，專家學(xué)者對其展開深入研究。針對不同地區(qū)及甲烷分布情況，需要采取不同的方式和方法進(jìn)行研究，例如:針對甲烷量較大且集中的地區(qū)，可以通過專門收集并進(jìn)行處理，然而，針對一些甲烷排放量較小且分散地區(qū)通過這種方式并不合理。因此，為了能夠有效解決這一問題，通過利用甲烷氧化菌，減少人為甲烷排放是可行的。

人們在生產(chǎn)和生活中，產(chǎn)生的大量垃圾是增加甲烷排放量的重要因素之一，雖然，針對垃圾處理后已經(jīng)安裝氣體收集設(shè)備，但是其效果并不明顯。因此，針對垃圾場甲烷處理，可以選用新型高效的生物覆土層、生物濾池等，生物覆土層主要是指具有通透性的生物材料，例如:木屑、污泥等，由于這些材料自身具有通氣性、保濕性等特性，為甲烷氧化菌提供了良好的生長環(huán)境，通過氧化菌發(fā)揮作用，能夠有效減少甲烷排放量，另外，生物濾池作為一個(gè)獨(dú)立單元，可以通過主動與被動雙向模式減少甲烷排放量，具有明顯的優(yōu)勢，其不僅能夠應(yīng)用于垃圾場，還可以將其安排與農(nóng)場中。除此之外，針對垃圾場填埋產(chǎn)生的甲烷，還可以通過厭氧氧化方式減少甲烷排放量，但是，由于厭氧培養(yǎng)難度較高，還需要進(jìn)一步研究，才能夠優(yōu)化不能夠完善甲烷氧化，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展［2］。

(二)有效清除污染物

甲烷氧化物不僅能夠有效減少甲烷排放量，還能夠通過其碳?xì)溲趸镌诃h(huán)境治理中發(fā)揮作用，垃圾填埋物不僅產(chǎn)生甲烷，還能夠產(chǎn)生氯乙烯等其他有害氣體，在一定程度上影響人們身體健康，例如:CFC氣體能夠加快臭氧的消耗等。利用甲烷氧化物，在減少甲烷排放量的同時(shí)，還能夠有效清楚其他污染物。一些專家學(xué)者對在同等條件下，最快速度氧化甲烷及非甲烷有機(jī)物是可行的，但是，需要加強(qiáng)對生物覆蓋層的改進(jìn)，才能夠同時(shí)滿足兩種條件，減少自然環(huán)境中的有害物質(zhì)，為人們生活和生產(chǎn)創(chuàng)建一個(gè)安全、健康的環(huán)境。

(三)實(shí)現(xiàn)廢水脫氮處理

目前，在工業(yè)化迅速發(fā)展影響下，水體中氮元素含量日益增加，嚴(yán)重影響人們身體健康，且水體富氧化現(xiàn)象致使水中生物死亡，生態(tài)失衡。因此，合理有效的進(jìn)行廢水脫氮十分重要。傳統(tǒng)廢水脫氮主要通過硝化及反硝化兩種途徑，效果并不明顯，將甲烷有氧氧化與反硝化結(jié)合，能夠?yàn)閺U水脫氮提供支持和幫助，甲烷以其自身價(jià)格低廉等優(yōu)勢，不僅能夠有效減少廢水處理成本，還能夠?qū)崿F(xiàn)廢水脫氮目標(biāo)。另外，在實(shí)際脫氮過程中，還需要結(jié)合實(shí)際情況，由于各類微生物對氧的需求量不同，需要適當(dāng)調(diào)整氧濃度，從而確保廢水脫氮工作順利進(jìn)行。

(四)回收硫及金屬元素

食品、采礦行業(yè)在生產(chǎn)過程中，排出的廢水中不僅含有大量硫酸鹽，而且其中還包括一些金屬元素，例如:Fe2+、Fe3+等，在排放之前應(yīng)對其進(jìn)行相應(yīng)的處理，針對回收硫及金屬元素工作，一般采用傳統(tǒng)SRB進(jìn)行回收，但是，回收效率并不高，可以通過甲烷作為外加電子供體，為SRB提供新動力，減少回收成本，提高回收效率，為我國環(huán)境保護(hù)事業(yè)做出貢獻(xiàn)［3］。

結(jié)論

根據(jù)上文所述，甲烷氧化菌在生物化學(xué)領(lǐng)域中發(fā)揮著不可替代的作用，尤其是在控制溫室氣體排放量、污染物等方面。因此，專家學(xué)者要明確認(rèn)識到甲烷氧化物的重要性，并加強(qiáng)對其進(jìn)行深入分析和研究，掌握其性質(zhì)及規(guī)律，不斷優(yōu)化和完善甲烷氧化物在環(huán)境治理中的應(yīng)用，減少環(huán)境污染，從而為人們創(chuàng)造一個(gè)良好的生活環(huán)境。

［1］郝永俊，吳偉祥，陳英旭.填埋覆土甲烷氧化微生物及甲烷氧化作用機(jī)理研究進(jìn)展 ［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2010，18(03):259－261.

［2］韓冰，蘇濤，邢新會.甲烷氧化菌及甲烷單加氧酶的研究進(jìn)展［J］.生物工程學(xué)報(bào)，2012，20(05):12－14.

［3］程紅兵，劉尚俊，趙艮貴.甲烷利用菌培養(yǎng)條件的優(yōu)化及其初步應(yīng)用［J］.中國生物工程雜志，2011，10(8):158－159.