[发明专利]一种含镉生物质厌氧发酵产气的方法

说明书

本发明涉及微生物技术领域的一种含镉生物质厌氧发酵产气的方法。所述含镉生物质厌氧发酵产气的方法，包括步骤如下：向包括含镉生物质的发酵体系中添加锌，然后进行厌氧发酵。所述锌以锌离子的形式添加。本发明的含镉生物质厌氧发酵产气的方法，通过向含镉生物质的发酵体系中添加适量锌离子，并控制一定的发酵条件，可以在发酵过程中促进了产甲烷菌的活性，从而提高发酵的产气量。在加入的锌离子和镉离子比为2：1时，随着发酵的进行，仅含Cd的对照组中各甲烷菌属丰度的和呈降低趋势，而添加锌的发酵体系的总甲烷菌属丰度在发酵第7天和13天分别为110、77，尤其是第19天高达294，是未添加锌的73.5倍。

技术领域

本发明涉及微生物技术领域，具体涉及一种含镉生物质厌氧发酵产气的方法。

背景技术

利用重金属污染的植物进行厌氧发酵，一方面可以产出生物能源，另一方面又可以避免植物营养体分解造成的二次污染问题。在厌氧发酵产沼气过程中，产甲烷菌的活性可以被多种重金属促进，但是所有的产甲烷菌都需要钴、镍和铁(W.B.Whitman,R.S.Wolfe,Presence of nickel in Factor F₄₃₀from Methanobacteriumbryantii,Biochem.Biophys.Res.Commun.92(1980)1196–1201；M.H.Zandvoort,E.D.VanHullebusch,F.G.Fermoso,P.N.L.Lens,Trace metals in anaerobic granular sludgereactors:bioavailability and dosing strategies,Eng.Life Sci.6(2006)293–301)，对于其他微量金属元素，例如，镉对厌氧发酵过程微生物和酶的影响的研究和认识则非常少。镉已经被报道为全球向土壤中散布最广的金属(K.P.V.da Cunha,C.W.A.doNascimento,R.M.dePimentel,C.P.Ferreira,Cellular localization ofcadmium and structural changes in maize plants grown on a cadmiumcontaminated soil with and without liming,J.Hazard.Mater.160(2008)228–234)，由于工业生产、农业灌溉以及其他的人类活动，大面积的土壤被重金属污染，不仅危害植物和微生物的生存和正常生长，而且可以通过植物生物质的再利用进入厌氧发酵体系，影响厌氧发酵微生物的活性。

有关含镉厌氧发酵过程的影响报道很少。Zhang等人报道了含镉油菜、玉米、燕麦、小麦和甜高粱具有一定的生物能源潜力(H.Zhang,Y.Tian,L.Wang,L.Zhang,L.Dai,Ecophysiological characteristics and biogas production of cadmium-contaminated crops,Bioresour.Technol.146(2013)628–636)；等人的研究结果表明，镉污染的玉米对厌氧发酵过程没有抑制作用(M.J.P.Máchal,T.Koutny,M.E.et al.,Biogas production of phytoremediationplants contaminated with cadmium)；镉可以激活海洋古菌乙酸甲烷八叠球菌属(Methanosarcina acetivorans)的产甲烷过程(Activation of methanogenesis bycadmium in the marine archaeon Methanosarcina acetivorans.,PLoS One.7(2012)5225–5235)。

先前的报到普遍整体体现出含镉生物质厌氧发酵过程中稳定性和产气量不高的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中含镉生物质厌氧发酵过程中稳定性和产气量不高的问题，提供一种含镉生物质厌氧发酵产气的方法。

为此，本发明的技术方案为：