甲烷氧化菌及其在环境治理中的应用

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  摘要:随着社会经济不断发展,我国社会各个领域取得了进一步发展。甲烷氧化菌是一种将甲烷作为基础转化而来的微生物,在促进工业生物技术发展及减少自然环境温室气体甲烷排放中占据有重要地位,受到了专家学者广泛关注。因此,加强对甲烷氧化菌及其应用进行研究具有现实意义。本文将对甲烷氧化菌进行分析和研究,并提出环境治理中甲烷氧化物的应用,从而为我国相关领域进一步发展提供支持。
  关键词:甲烷氧化菌;环境治理;应用
  前言:甲烷是一种重要的温室效应气体,在受到工业化等因素的影响,其在大气中的浓度日益上升,对人们生活产生了不良影响,而甲烷氧化菌能够参与大气碳循环,在减少甲烷排放量中具有重要意义,加强对甲烷氧化菌在环境中的分布十分重要。
  一、甲烷氧化菌概述
  甲烷氧化菌主要分为两类,一类是好氧,另一类是厌氧,相比较而言,好氧氧化更被人们所熟知,相关研究较多,且完善。目前,好氧氧化菌主要包括17个属,结合其形态结构及生理生化性质,可以将其分为三个类群:Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅹ型,好氧氧化菌在自然环境中的分布比较广泛,对环境要求不高。诚然,甲烷氧化菌种类很多,但是,其氧化途径和方式基本一致。厌氧氧化菌发展速度相对较慢,对生长环境要求极高,目前为止,还没有发现厌氧氧化的纯培养物,其主要分布于深海沉积物、湖中等,随着研究日益深入,人们对甲烷厌氧氧化已经有了重新认识,为其在实际中应用奠定了坚实的基础[1]。
  二、环境治理中甲烷氧化物的应用
  (一)减少甲烷排放量
  自然环境中甲烷的排放主要是由自然与人为两方面因素造成的,人为占了整体排放量的2/3,反刍动物、垃圾场等是甲烷排放的重要原因,且在很大程度上影响人们健康生活,甲烷排放量日益增加,专家学者对其展开深入研究。针对不同地区及甲烷分布情况,需要采取不同的方式和方法进行研究,例如:针对甲烷量较大且集中的地区,可以通过专门收集并进行处理,然而,针对一些甲烷排放量较小且分散地区通过这种方式并不合理。因此,为了能够有效解决这一问题,通过利用甲烷氧化菌,减少人为甲烷排放是可行的。
  人们在生产和生活中,产生的大量垃圾是增加甲烷排放量的重要因素之一,虽然,针对垃圾处理后已经安装气体收集设备,但是其效果并不明显。因此,针对垃圾场甲烷处理,可以选用新型高效的生物覆土层、生物滤池等,生物覆土层主要是指具有通透性的生物材料,例如:木屑、污泥等,由于这些材料自身具有通气性、保湿性等特性,为甲烷氧化菌提供了良好的生长环境,通过氧化菌发挥作用,能够有效减少甲烷排放量,另外,生物滤池作为一个独立单元,可以通过主动与被动双向模式减少甲烷排放量,具有明显的优势,其不仅能够应用于垃圾场,还可以将其安排与农场中。除此之外,针对垃圾场填埋产生的甲烷,还可以通过厌氧氧化方式减少甲烷排放量,但是,由于厌氧培养难度较高,还需要进一步研究,才能够优化不能够完善甲烷氧化,实现可持续发展[2]。
  (二)有效清除污染物
  甲烷氧化物不仅能够有效减少甲烷排放量,还能够通过其碳氢氧化物在环境治理中发挥作用,垃圾填埋物不仅产生甲烷,还能够产生氯乙烯等其他有害气体,在一定程度上影响人们身体健康,例如:CFC气体能够加快臭氧的消耗等。利用甲烷氧化物,在减少甲烷排放量的同时,还能够有效清楚其他污染物。一些專家学者对在同等条件下,最快速度氧化甲烷及非甲烷有机物是可行的,但是,需要加强对生物覆盖层的改进,才能够同时满足两种条件,减少自然环境中的有害物质,为人们生活和生产创建一个安全、健康的环境。
  (三)实现废水脱氮处理
  目前,在工业化迅速发展影响下,水体中氮元素含量日益增加,严重影响人们身体健康,且水体富氧化现象致使水中生物死亡,生态失衡。因此,合理有效的进行废水脱氮十分重要。传统废水脱氮主要通过硝化及反硝化两种途径,效果并不明显,将甲烷有氧氧化与反硝化结合,能够为废水脱氮提供支持和帮助,甲烷以其自身价格低廉等优势,不仅能够有效减少废水处理成本,还能够实现废水脱氮目标。另外,在实际脱氮过程中,还需要结合实际情况,由于各类微生物对氧的需求量不同,需要适当调整氧浓度,从而确保废水脱氮工作顺利进行。
  (四)回收硫及金属元素
  食品、采矿行业在生产过程中,排出的废水中不仅含有大量硫酸盐,而且其中还包括一些金属元素,例如:Fe2+、Fe3 +等,在排放之前应对其进行相应的处理,针对回收硫及金属元素工作,一般采用传统SRB进行回收,但是,回收效率并不高,可以通过甲烷作为外加电子供体,为SRB提供新动力,减少回收成本,提高回收效率,为我国环境保护事业做出贡献[3]。
  结论:根据上文所述,甲烷氧化菌在生物化学领域中发挥着不可替代的作用,尤其是在控制温室气体排放量、污染物等方面。因此,专家学者要明确认识到甲烷氧化物的重要性,并加强对其进行深入分析和研究,掌握其性质及规律,不断优化和完善甲烷氧化物在环境治理中的应用,减少环境污染,从而为人们创造一个良好的生活环境。
  参考文献:
  [1]郝永俊,吴伟祥,陈英旭.填埋覆土甲烷氧化微生物及甲烷氧化作用机理研究进展[J].应用生态学报,2010,18(03):259-261.
  [2]韩冰,苏涛,邢新会.甲烷氧化菌及甲烷单加氧酶的研究进展[J].生物工程学报,2012,20(05):12-14.
  [3]程红兵,刘尚俊,赵艮贵.甲烷利用菌培养条件的优化及其初步应用[J].中国生物工程杂志,2011,10(8):158-159.
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