[发明专利]利用碳稳定同位素分馏比率判断厌氧消化过程的方法

说明书

本发明涉及一种利用甲烷中碳稳定同位素分馏比率判断厌氧消化过程的方法，包括以下几个步骤：第一步、沼气的采集；第二步、δ^13/12CH₄和δ^13/12CO₂测定；第三步、计算δ¹³C值(‰)；第四步、δ^13/12CH₄和δ^13/12CO₂的比率α值计算。本发明针对厌氧消化过程产甲烷过程监控难这一难题，结合前期大量的分子生物数据的支持，找到微生物特群落组成变化别是产甲烷古菌群落波动与δ值和α值的统计关系，得出利用δ值和α值快速反映产甲烷古菌代谢的方法。该方法突破了传统的分子生物技术的耗时、费力和花费高以及应用潜力若等技术障碍，实现快速反映厌氧消化过程中产甲烷代谢途径。

技术领域

本发明涉及一种利用甲烷中碳稳定同位素分馏比率判断厌氧消化过程的方法,更具体的是涉及一种利用沼气中甲烷稳定性碳同位素分馏比率判断厌氧消化产甲烷的过程，属于厌氧消化过程监测技术领域。

背景技术

厌氧消化技术利用生物质资源产生沼气是实现清洁利用的有效方法。厌氧消化过程中已知各类型监测参数不能直接地反映出发酵微生物动态波动，群落结构组成、功能基因转录水平和多样性难以对厌氧消化过程进行深度诊断和优化。

产甲烷古菌代谢作为整个厌氧消化过程的末端，对过程反应敏感从而牵动其它代谢途径波动而影响整个厌氧消化过程。产甲烷古菌代谢需紧密依靠产乙酸代谢和产氢产乙酸代谢途径提供乙酸和氢以及代谢所需能量，而这些代谢不平衡是导致过程不稳定的重要因素。产氢产乙酸菌依赖产甲烷古菌来转移氢，从而将两类微生物的活性联系起来，并控制整个反应过程。协同乙酸氧化菌群在厌氧消化微生物中比重虽小，却是连接乙酸型产甲烷代谢和嗜氢型产甲烷代谢途径最为重要的桥梁。

产甲烷过程引发甲烷中稳定性碳同位素迁移转化(δ^13/12CH₄)发生相应变化，被广泛应用到环境和厌氧消化系统评价中。但是上述评价体系忽略了其他代谢途径对δ^13/12CH₄影响导致监测不准确。因此，明确δ^13/12CH₄和厌氧微生物动态波动的响应关系，揭示关键功能基因转录水平与δ^13/12CH₄波动的统计关系是深度诊断产甲烷过程的关键，有助于优化厌氧消化过程，提高有机废弃物利用率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种快速监控产甲烷代谢过程的方法。

为了解决以上技术问题，本发明提供一种利用甲烷中碳稳定同位素分馏比率判断厌氧消化过程的方法，其特征在于包括以下几个步骤：

第一步、沼气的采集

第1.1步骤、在发酵罐出气口连接软管，软管有止气阀，软管内径和20ml注射器口大小一致，有助于密闭和采集气体；

第1.2步骤、用20ml注射器抽取20ml沼气并打入20ml真空瓶中；

第二步、δ^13/12CH₄和δ^13/12CO₂测定

将50uL的上述沼气用气密针打入气相色谱，载气为高纯He 99.999％，柱流速1.5mL/min；进样口温度120℃，不分流进样；燃烧炉温度为960℃，还原炉温度640℃；IRMS离子化能量80eV，发射电流1.5mA，加速电压3kV；真空度为2.0×10-8kPa；

第三步、计算δ¹³C值(‰)