甲烷~(13)C同位素比值表征温度对甲烷生成途径的影响

【摘要】：采用测试气相碳同位素比值的方法比较了中温厌氧降解和高温厌氧降解过程中甲烷(CH4)生成途径的差异,表征了生活垃圾厌氧消化过程CH4生成途径的演变,并结合气液相化学组分和产甲烷菌荧光原位杂交(FISH)分析对同位素表征结果进行了验证.中温(35℃)条件下,垃圾降解初期甲烷13C同位素比值(1δ3CH4)下降至-69.5‰,表明此阶段CH4主要产生自CO2还原途径;随着垃圾降解进入快速产CH4阶段,δ13CH4值相应迅速上升至-23.8‰,说明乙酸发酵逐渐成为CH4生成的主要途径,FISH实验结果也发现此阶段以乙酸发酵型产甲烷菌Methanosarcinaceae为主;当产CH4速率逐渐减小进入稳定期时,δ13CH4值迅速降低至-55‰后相对稳定,说明乙酸发酵途径的比例减小,并且维持在较稳定的水平.高温(55℃)条件下,δ13CH4值始终维持在约-70‰,表明甲烷主要由CO2还原作用生成,在快速产CH4阶段,乙酸氧化和CO2还原作用是CH4生成的重要途径. 【作者单位】： 同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室长江水环境教育部重点实验室;Cemagref-HBAN parc
【关键词】： 甲烷碳同位素比值 荧光原位杂交 生活垃圾 厌氧降解 乙酸发酵产甲烷途径 CO还原产甲烷途径
【基金】：国家自然科学基金重点项目(50538080) 国家高技术研究发展计划(863)项目(2003AA644020) 国家教育部科技技术研究重点项目(107122)
【分类号】：X705
【正文快照】： 生物质厌氧消化处理可以实现甲烷气能源的有效回收利用.厌氧消化工艺操作温度通常为中温(30~40℃)或高温(50~60℃)[1~4].相对中温反应器而言,高温条件下产甲烷(CH4)迟滞时间更短,反应速率更快,产CH4量更高[5].但高温厌氧工艺也存在运行不稳定,并且对环境条件的改变比中温更敏

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