煤系地下水硫酸盐还原菌和产甲烷菌的共生性研究.pdf

单位代码：单位代码： 10359 学学 号：号：201111170956 密密 级：级： 公开公开 分类号：分类号： Q[89] Hefei University of Technology 硕士学位论文硕士学位论文 MASTER’S DISSERTATION 论文题目：论文题目： 煤系地下水硫酸盐还原菌和产甲烷菌的 共生性研究 学位类别：学位类别： 工学硕士 专专业名称：业名称： 环境科学 作者姓名：作者姓名： 汤浩 导师姓名：导师姓名： 葛晓光 教授 完成时间：完成时间： 2014 年 4 月 合 肥 工 业 大 学 学历硕士学位论文学历硕士学位论文 煤系地下水硫酸盐还原菌和产甲烷菌的共煤系地下水硫酸盐还原菌和产甲烷菌的共 生性研究生性研究 作者姓名： 汤浩 指导教师： 葛晓光 教授 学科专业： 环境科学 研究方向： 环境化学 2014 年 4 月 A Dissertation Submitted for the Degree of Master Research on symbiosis of sulfate reducing bacteria and methanogenic bacteria in coal seam groundwater By Tang Hao Hefei University of Technology Hefei, Anhui, P.R.China 2014.4 IV I 致致 谢谢 在攻读硕士研究生的三年期间，首先衷心感谢我的导师葛晓光教授在思想、 学习、科研、生活等诸多方面给予的莫大关心与帮助。

无论从课程学习、论文选 题，还是到收集资料、论文成搞，都倾注了葛老师的心血，在此，谨向葛晓光教 授表示最诚挚的敬意 并且感谢生物与食品工程学院的杨柳老师给予我的莫大帮 助！ 感谢程健明、魏刚、奚伟学等同学在资料收集、实验等方面对我的大力支持 与帮助感谢姚辉、李朝阳等师弟（师妹）对我的信任，向他们一并表示我衷心 的谢意！ 感谢在攻读硕士研究生期间予我传道、授业、解惑的老师以及携手共进的同 学和朋友们！ 由衷感谢我的家人，他们的支持和无私奉献使我能够顺利完成学业，今后一 定好好报答他们！ 感谢论文评审委员和答辩委员会委员对论文的批评与指正！ 致谢人：汤浩 2014 年 3 月 26 日 II 摘摘 要要 从皖北煤矿取得水样，分别从水样中培养和分离出硫酸盐还原菌和产甲烷 菌测得均有 H2S 和 CH4的产生并对它们的形态进行观察，16S rRNA 扩增 和 DNA 鉴定对菌株进行鉴定 实验研究温度和 pH 对产甲烷菌产气的影响 验证煤矿地下水水样中均含有硫酸盐还原菌和产甲烷菌后，模拟煤系 地下水的封闭环境，对硫酸盐还原菌和产甲烷菌的共生性进行研究本研 究选择典型矿井的充水含水层水样， 开展封闭条件下微生物交替过程及其氧化还 原电位、水溶离子、沉淀物的具体量化指标研究，在低氧化还原条件下硫酸盐还 原菌和产甲烷菌的产出物测定上，提出两种细菌共生新的明确证据。

研究发现， 两种细菌是可以共生的，但是在硫酸盐还原菌开始作用之前，由于 SO42-浓度较 高，从而抑制了产甲烷菌的作用实验测得，在硫酸盐还原菌的作用下，SO42- 浓度降低，当大部分 SO42-被还原后，开始产 CH4 ，说明产甲烷菌开始作用 选取刘桥一矿、刘桥二矿，车集矿和潘北矿、潘二矿五个矿区，进行实例分 析潘北矿和潘二矿属于高瓦斯矿井，而刘桥一矿、刘桥二矿和车集矿属于低瓦 斯矿井通过各矿区含水层的水质资料，作出 Piper 图从 Piper 图可以看出， 潘北矿和潘二矿的 SO42-含量极低，并且取水样时明显能闻到臭鸡蛋味道，表明 含有大量的 H2S 气体，由此说明此区域硫酸盐还原菌的脱硫酸作用很强刘桥 一矿、刘桥二矿和车集矿的 SO42-含量极高所以，从矿区实例分析，符合第四 章实验结果说明硫酸盐还原菌和产甲烷菌在煤系地下水中可以共生，但是在 SO42-浓度较高时，会抑制产甲烷菌的活动 关键词：关键词：硫酸盐还原菌；产甲烷菌；共生性；煤系地下水 III ABSTRACT In this paper, water samples obtained from mines in northern Anhui, from which sulfate-reducing and methanogenic bacteria were cultured and isolated, detected a production of both H2S and CH4. Their morphologies were observed, and DNA identification of 16S rRNA amplification were used to identify the strains.The experimental study on the effects of temperature and pH on the gas production of Methanogens. After verifying mine groundwater samples contain sulfate-reducing bacteria and methanogenic bacteria, simulated coal groundwater in a closed environment, and Studied on the sulfate-reducing and methanogenic bacteria and their Symbiosis .This study selected typical filling aquifer water from mine water in closed condition, studied the specific quantitative indicators of microbial alternative process ,oxidation reduction potential, water-soluble ions, sediment, then based on the detection of sulfate reducing bacteria and methanogenic bacteria in the output low redox conditions, draw a new clear ecidence that two kinds of bacteria can be symbiotic . However due to the higher concentration of SO42- ,before the sulfate-reducing bacteria bean to play a part , methanogenic bacteria’s action was inhibited.The experiment measured that under the role of sulphate reducing bacteria, SO42- concentration decreased, then afer most of the SO42- is reduced, it began to produce CH4, thus proved that methanogenic bacteria began to work. Select the first coal mine of Liuqiao, the second coal mine of Liuqiao and Juji coal mine, Panbei coal mine, Panyi coal mine to conduct case study.Panbei coal mine and Panyi coal mine are ahigh-gas coal mine, while the first coal mine of Liuqiao, the second coal mine of Liuqiao and Juji coal mine belonging to low gas coal mine.Through analyzing water quality data of the mine aquifer, draw the Piper diagram.From the Piper diagram it can be seen that the content of SO42- in Panbei coal mine and Paner coal mine is extremely low, because the collection of the water sample got the smell of rotten egg , that shows it contains large amount of H2S gas, which indicates that this area of sulfate reducing bacteria and sulfate is very strong. High SO42- content in the first coal mine of Liuqiao, the second coal mine of Liuqiao and Juji coal mine. Therefore by analysis the mine case, it accord with the experimental results in Chapter IV. It can come to the conclusion that the sulfate-reducing bacteria and methane-producing bacteria in coal groundwater can be IV symbiotic, and at higher SO42- concentrations, it will inhibit the activity of methanogenic bacteria. Keywords: sulfate reducting bacteria; methanogenic bacteria; Symbiosis; Mine groundwater V 目目 录录 第一章 绪论 1 1.1 硫酸盐还原菌（SRB） 1 1.1.1 硫酸盐还原菌的分类和生长环境 1 1.1.2 硫酸盐还原菌的代谢 . 3 1.1.3 煤田水系统的硫酸盐还原菌国内外研究现状 4 1.2 产甲烷菌（MPB） 5 1.2.1 产甲烷菌的分类和生长环境 5 1.2.2 煤田水系统的产甲烷菌国内外研究现状 7 1.3 硫酸盐还原菌和产甲烷菌的共生关系 8 1.4 课题研究的目的和意义及其内容 9 1.4.1 课题的来源 . 9 1.4.2 研究的目的和意义 9 1.4.3 研究内容 . 9 第二章 硫酸盐还原菌的培养 . 10 2.1 实验材料 . 10 2.1.1 实验药品 . 10 2.1.2 实验仪器 . 10 2.1.3 主要实验器皿和工具 11 2.2 硫酸盐还原菌的富集培养 11 2.2.1 SRB 富集培养基 . 11 2.2.2 实验方法 11 2.2.3 实验结果分析 14 2.3 硫酸盐还原菌的分离和鉴定 18 2.3.1 SRB 的分离培养基。