1.3　降解石油烃产甲烷的国内外研究进展

根据国内外最新研究结果表明，微生物厌氧降解石油烃产甲烷时会涉及5种可能的反应过程（图1-2），但是这些实验研究都集中在产甲烷的最后几步^[40，49]，而在石油烃中都含有一些长链或复杂的芳香化合物，这些长链或复杂的芳香化合物是怎样被降解产生小分子含碳化合物的，这一方面在厌氧降解石油烃产甲烷的研究中还少见报道，因此本书将选取几种模式物对其进行探讨研究。

（1）生物强化处理石油污染土壤理化性质和微生物学特性的纵向分布特征

采用原位强化生物修复技术对某区块石油污染土壤进行为期16个月的生物修复，考察处置前后污染土壤理化性质（包括pH值、含水率、有机质、总氮和总磷）、微生物特性（细菌、真菌、放线菌和厌氧菌等微生物种群数量与活性）以及石油烃组成（含油率、四组分分离、正构烷烃组成）的纵向分布特征，探讨生物修复过程中厌氧菌作用以及厌氧生物修复的必要性。

（2）石油烃厌氧降解菌的筛选、鉴定和最优培养条件考察

采集石油污染样品，通过测定土壤样品中电子受体的分布规律，结合相关研究成果，选择合适的电子受体进行石油烃厌氧降解菌的筛选，并对石油烃厌氧降解混合菌进行分离纯化，并进行分子生物学鉴定，对筛选得到的降解混合菌的群落结构做初步分析，并对最终选定的厌氧降解菌的培养条件进行优化，为后期的实验提供稳定和高活性的菌源。

（3）环境因素对石油烃厌氧降解菌降解原油的影响及其降解特性

考察不同环境因素（pH值、接种量、培养温度、底物浓度、表面活性剂、碳源类型和电子受体）对厌氧降解混合菌降解石油烃的影响，找出影响混合菌厌氧降解原油的限制性因子；并通过红外、四组分分离和模拟蒸馏等手段，分析厌氧降解混合菌对原油组分降解的特性。

（4）石油烃厌氧降解菌的底物降解范围和群落结构稳定性研究

选择合适的石油烃模式物（苯、甲苯、环已烷、蒽、萘、正已烷、环已酮和邻苯二酚），考察所筛选到的厌氧降解菌和混合菌对石油烃模式物的底物利用能力和范围。同时，通过PCR-ARDRA技术考察在不同碳源下厌氧降解混合菌的群落结构的变化。

（5）石油烃厌氧降解混合菌对芳烃的降解特性及降解动力学

在前期底物降解范围实验的基础上，选择特定的石油烃化合物，考察厌氧降解菌对这些化合物的降解特性（碳源浓度的影响、电子受体的影响、甲苯和萘共存的相互影响、碳酸氢盐的影响）和降解动力学的初步研究、同时对硫酸盐还原条件下，厌氧降解混合菌的代谢途径进行了初步探索，为石油污染土壤和地下水厌氧生物修复的开发和应用提供参考。

筛选出具有高效降解石油烃厌氧降解混合菌对后续研究降解特性、降解动力学和群落结构具有举足轻重的作用。笔者在前期已经在土壤模拟修复、石油烃高效降解混合菌群的培育方面做了大量的工作，积累了丰富的实验室经验，因此高效降解石油烃厌氧菌的筛选是可以实现的。

① 高效石油烃厌氧降解混合菌的富集和筛选。

② 厌氧降解混合菌对石油烃的降解特性研究。

③ 厌氧降解石油烃模式物的相关动力学模型的选择及研究。

④ 利用PCR-ARDRA技术分析不同碳源下厌氧降解混合菌的微生物群落结构和多样性。

⑤ 厌氧代谢产物的分离和分析手段的确定。

本书总结了5种可能的产甲烷途径，如图1-2所示。

乙酸是重要的微生物厌氧降解石油烃产甲烷的中间产物，乙酸在厌氧降解石油烃产甲烷中起到的作用在国内外研究较少，本书将对其进行探讨。特别是最近有学者提出：在自然界中乙酸是甲烷的重要来源，大约有60%～70%的甲烷由乙酸转化而来^[40]。另外，石油烃厌氧产甲烷过程中，一般会涉及的主要反应过程（图1-3）：a.发酵水解过程；b.厌氧氧化过程；c.产甲烷过程^[40，50]。

另外，有学者研究表明：即使是稠油油藏中也会有伴生甲烷气的存在^[37，51]。因此，本书会广泛采集不同油井中的采出液，以求对各种类型的油藏都进行研究，首先采集油藏采出液样品，进行厌氧降解残余石油产甲烷菌群的筛选与研究，考察降解菌的相关生理特性，并进行分子生物学鉴定，对厌氧降解石油烃产甲烷混合菌的进化关系分析，并对最终选定的厌氧降解石油烃产甲烷菌群培养条件进行优化，为后期的实验提供稳定和高活性的菌源。下面介绍一下国内外学者在功能菌群研究方面的进展。