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摘要
如何增强煤的厌氧生物降解效率、提高甲烷产量，是微生物增产煤层气亟需解决的关键问题之一。为了研究外源菌作用下，玉米秸秆的添加对褐煤生物产甲烷的影响，通过秸秆与褐煤共发酵实验研究了不同秸秆添加量对褐煤厌氧降解产气量的影响。利用GC-MS仪、傅里叶红外光谱仪、分子生物学方法分析共发酵促进产气时和单独发酵末期培养液的产物差异、残余固体官能团的区别、发酵液中的菌群差异。研究结果表明：玉米秸秆与胜利褐煤质量比大于0.45:1时，对生物产甲烷有促进作用。但当质量比到达2:1时，甲烷产量明显下降。GC-MS分析显示，降解末期的物质主要是脂肪酸、脂肪酸酯、酚类、芳香酸、芳香酯、醇类、酮类、含氮化合物等，反应末期秸秆/煤共发酵体系发酵液物质少，单一秸秆、煤产气后期物质种类多，有积累，说明共发酵体系中降解的中间产物被利用。FTIR分析显示，反应末期残余秸秆、煤在芳香、含氧、脂肪、羟基官能团区都有吸收，而共发酵的残余物无吸收，说明共发酵底物被降解彻底。分子生物学分析表明，共发酵和单独发酵体系主要细菌为S50＿wastewater-sludge＿group、W27和Desulfovibrio等。秸秆的添加导致硫酸还原菌数量在共发酵体系中下降，部分发酵菌群数量上升。参与秸秆发酵产气的主要是H2/CO2还原途径的产甲烷菌，而参与褐煤发酵产气的是乙酸途径的产甲烷菌，秸秆的添加使产甲烷途径变得多样，从而促进煤的生物降解产气。
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