甲烷氧化菌及其在環境治理中的應用

林海峰 宮本敬 郭維東

(沈陽市環境技術評估中心，遼寧 沈陽 110000)

前言

甲烷是一種重要的溫室效應氣體，在受到工業化等因素的影響，其在大氣中的濃度日益上升，對人們生活產生了不良影響，而甲烷氧化菌能夠參與大氣碳循環，在減少甲烷排放量中具有重要意義，加強對甲烷氧化菌在環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，相關研究較多，且完善。目前，好氧氧化菌主要包括17個屬，結合其形態結構及生理生化性質，可以將其分為三個類群:Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅹ型，好氧氧化菌在自然環境中的分布比較廣泛，對環境要求不高。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。厭氧氧化菌發展速度相對較慢，對生長環境要求極高，目前為止，還沒有發現厭氧氧化的純培養物，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有了重新認識，為其在實際中應用奠定了堅實的基礎［1］。

二、環境治理中甲烷氧化物的應用

(一)減少甲烷排放量

自然環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，專家學者對其展開深入研究。針對不同地區及甲烷分布情況，需要采取不同的方式和方法進行研究，例如:針對甲烷量較大且集中的地區，可以通過專門收集并進行處理，然而，針對一些甲烷排放量較小且分散地區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。

人們在生產和生活中，產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安裝氣體收集設備，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境，通過氧化菌發揮作用，能夠有效減少甲烷排放量，另外，生物濾池作為一個獨立單元，可以通過主動與被動雙向模式減少甲烷排放量，具有明顯的優勢，其不僅能夠應用于垃圾場，還可以將其安排與農場中。除此之外，針對垃圾場填埋產生的甲烷，還可以通過厭氧氧化方式減少甲烷排放量，但是，由于厭氧培養難度較高，還需要進一步研究，才能夠優化不能夠完善甲烷氧化，實現可持續發展［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，還能夠通過其碳氫氧化物在環境治理中發揮作用，垃圾填埋物不僅產生甲烷，還能夠產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，還能夠有效清楚其他污染物。一些專家學者對在同等條件下，最快速度氧化甲烷及非甲烷有機物是可行的，但是，需要加強對生物覆蓋層的改進，才能夠同時滿足兩種條件，減少自然環境中的有害物質，為人們生活和生產創建一個安全、健康的環境。

(三)實現廢水脫氮處理

目前，在工業化迅速發展影響下，水體中氮元素含量日益增加，嚴重影響人們身體健康，且水體富氧化現象致使水中生物死亡，生態失衡。因此，合理有效的進行廢水脫氮十分重要。傳統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合，能夠為廢水脫氮提供支持和幫助，甲烷以其自身價格低廉等優勢，不僅能夠有效減少廢水處理成本，還能夠實現廢水脫氮目標。另外，在實際脫氮過程中，還需要結合實際情況，由于各類微生物對氧的需求量不同，需要適當調整氧濃度，從而確保廢水脫氮工作順利進行。

(四)回收硫及金屬元素

食品、采礦行業在生產過程中，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，在排放之前應對其進行相應的處理，針對回收硫及金屬元素工作，一般采用傳統SRB進行回收，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，為我國環境保護事業做出貢獻［3］。

結論

根據上文所述，甲烷氧化菌在生物化學領域中發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，專家學者要明確認識到甲烷氧化物的重要性，并加強對其進行深入分析和研究，掌握其性質及規律，不斷優化和完善甲烷氧化物在環境治理中的應用，減少環境污染，從而為人們創造一個良好的生活環境。

［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理研究進展 ［J］.應用生態學報，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展［J］.生物工程學報，2012，20(05):12－14.

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