本文關(guān)鍵詞：甲烷滲漏環(huán)境中自生礦物形成條件的實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：海底甲烷滲漏區(qū)的自生碳酸鹽和硫化物,一方面將滲漏甲烷和海水中的硫轉(zhuǎn)化并固定在海底沉積物中,調(diào)控著全球甲烷收支平衡,在全球碳、硫循環(huán)中發(fā)揮著重要作用;另一方面,也是指示天然氣水合物存在的重要證據(jù)。近年來,隨著海洋科學研究的深入,與自生礦物相關(guān)的研究備受關(guān)注。有關(guān)自生碳酸鹽和硫化物形成機理的研究亟待開展。本文從吉林省某石油污染場地的含油污淤泥中培養(yǎng),獲得與海底甲烷滲漏區(qū)具備同等功能的微生物(硫酸鹽還原菌和甲烷氧化菌),將其注入由課題組自主研發(fā)的低溫高壓反應釜中,通過實驗室模擬的方法,模擬甲烷滲漏區(qū)不同溫度、壓力及微生物作用下,對水化學環(huán)境、組分變化及自生礦物形成的影響,探究自生礦物的形成條件,為自生碳酸鹽和硫化物的形成機理研究奠定基礎(chǔ)。研究得到以下幾點成果:(1)將培養(yǎng)獲得的微生物送至生工生物工程(上海)股份有限公司,經(jīng)宏基因組16s DNA測序,獲得的菌種有脫硫弧菌、假單胞菌、互營單胞菌、紫單胞菌和牦牛瘤胃菌。其中,脫硫弧菌和假單胞菌在實驗中后期屬于優(yōu)勢菌群。脫硫弧菌屬于硫酸鹽還原菌(Sulfate-Reducing Bacteria,SRB),它的代謝產(chǎn)物有H2S和HCO3-。微生物經(jīng)染色后呈紅色,屬革蘭氏陰性菌。顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn),實驗前—后微生物形態(tài)發(fā)生了改變,由以球菌為主變?yōu)橐詶U菌為主。培養(yǎng)結(jié)果顯示,10和35oC實驗中,微生物生長都經(jīng)歷了三個階段。10oC時,微生物生長經(jīng)歷遲滯、指數(shù)和穩(wěn)定三個階段;35oC時,微生物生長經(jīng)歷遲滯、指數(shù)和衰亡期。(2)在5oC,8oC和10oC實驗(實驗壓力為5.0 MPa)中,反應溶液中離子濃度和環(huán)境條件變化規(guī)律為:1微生物濃度經(jīng)歷了上升和下降過程,10oC最適宜微生物生長;2隨著溫度的升高,S2-濃度上升速率加快,達到的濃度越大;TFe實驗前—后的濃度差異也越大;ORP到達最小值的時間變短,負值越大;其p H變化不大;3實驗過程形成的自生碳酸鹽有碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鐵;形成的鐵硫化物有Fe S和Fe S2。對比不同溫度下形成的礦物發(fā)現(xiàn),5oC形成的碳酸鈣較多,且粒徑更大;10oC利于菱鐵礦形成,其形態(tài)較好,最大粒徑可達10μm;8oC條件下,形成的鐵硫化物最多,且形態(tài)最好。(3)2.5 MPa,5.0 MPa和7.5 MPa條件下,ORP維持在-50~-150 m V之間,p H的變化不大。壓力越高,S2-濃度上升速率越大,達到的濃度越高;同時,微生物代謝生成HCO3-的量越大。實驗壓力越大,硫化物形成越多;相反,碳酸鹽形成越多。(4)綜合各組實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn):微生物是促進自生礦物形成的重要條件,其代謝產(chǎn)物HCO3-和S2-,是自生碳酸鹽和硫化物的形成所必需的離子。利于自生礦物形成的溫度和壓力為10oC和7.5 MPa。微生物代謝和自生礦物的形成作用,使得ORP和S2-濃度的對數(shù)值呈線性反相關(guān);當ORP和S2-濃度處于該曲線以下時,是鐵硫化物形成的優(yōu)勢區(qū)間。不同條件的實驗中,HCO3-濃度變化范圍為347.2~946.2 mg/L,p H在6.00~7.60之間變化。當甲烷滲漏區(qū)沉積層溫度、壓力、離子濃度和環(huán)境條件處于以上范圍時,是自生礦物形成的優(yōu)勢條件。綜上所述,在進行甲烷滲漏環(huán)境中自生礦物的形成研究時,運用實驗模擬方法可以很好地確定自生礦物形成的微生物、溫度及壓力、水化學及環(huán)境條件。研究成果對自生礦物的形成機理研究具有理論和實際意義,為找尋和開發(fā)海底天然氣水合物提供重要線索。本論文主體內(nèi)容已被項目總報告所采納,在項目評審中得到了專家的認可。
【關(guān)鍵詞】：甲烷滲漏 實驗模擬 自生碳酸鹽 鐵硫化物 硫酸鹽還原菌
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P736
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第1章 緒論13-29
• 1.1 研究背景及選題依據(jù)13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-24
• 1.2.1 甲烷滲漏區(qū)沉積分帶特征14-16
• 1.2.2 甲烷厭氧氧化作用16-19
• 1.2.3 自生碳酸鹽礦物和硫化物19-23
• 1.2.3.1 自生碳酸鹽礦物19-21
• 1.2.3.2 鐵硫化物21-23
• 1.2.4 自生碳酸鹽和硫化物的形成條件23-24
• 1.3 研究存在的不足24-25
• 1.4 研究目標、內(nèi)容與技術(shù)方法25-26
• 1.4.1 研究目標25
• 1.4.2 研究內(nèi)容25
• 1.4.3 技術(shù)方法25-26
• 1.5 論文工作量26-29
• 第2章 微生物的培養(yǎng)與鑒定29-41
• 2.1 微生物培養(yǎng)29-30
• 2.1.1 實驗材料29-30
• 2.1.1.1 實驗儀器29
• 2.1.1.2 實驗試劑29-30
• 2.1.2 菌種的培養(yǎng)30
• 2.1.2.1 樣品30
• 2.1.2.2 菌種的富集培養(yǎng)30
• 2.1.2.3 傳代30
• 2.2 菌種的鑒定30-38
• 2.2.1 鏡檢30-31
• 2.2.2 宏基因組 16sDNA測序31-38
• 2.3 微生物的生長過程38-39
• 2.4 本章小結(jié)39-41
• 第3章 溫度對水化學環(huán)境和自生礦物形成的影響41-57
• 3.1 實驗裝置和原理41-43
• 3.1.1 實驗裝置41-42
• 3.1.2 實驗原理42-43
• 3.2 測試方法43-44
• 3.3 實驗條件與步驟44-45
• 3.3.1 母菌的獲取及反應溶液的制備44
• 3.3.2 實驗溫度和壓力確定44-45
• 3.3.3 實驗步驟45
• 3.4 結(jié)果與討論45-55
• 3.4.1 OD的變化45-46
• 3.4.2 環(huán)境條件的變化46-48
• 3.4.3 HCO_3~-和S_2~-的變化48-49
• 3.4.4 金屬離子變化和自生礦物49-55
• 3.4.4.1 金屬離子變化49-51
• 3.4.4.2 自生礦物51-55
• 3.5 本章小結(jié)55-57
• 第4章 壓力對水化學環(huán)境和自生礦物形成的影響57-65
• 4.1 材料與方法57
• 4.2 實驗條件57
• 4.3 結(jié)果與討論57-64
• 4.3.1 微生物的生長57-59
• 4.3.2 環(huán)境條件的變化59-60
• 4.3.3 離子的變化60-61
• 4.3.4 自生礦物的形成61-64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 第5章 自生礦物形成的環(huán)境條件探討65-79
• 5.1 材料與方法65-68
• 5.1.1 反應釜實驗65
• 5.1.2 溫度和壓力65
• 5.1.3 微生物顯微鏡直接計數(shù)65-66
• 5.1.4 硫酸鹽還原菌的計數(shù)66-68
• 5.2 結(jié)果分析68-72
• 5.2.1 宏基因組 16sDNA測序68-69
• 5.2.2 微生物濃度和數(shù)量的變化69-71
• 5.2.3 HCO_3~-和S_2~-濃度變化71
• 5.2.4 ORP和EC的變化71-72
• 5.3 討論72-77
• 5.3.1 自生碳酸鹽的形成72-75
• 5.3.2 鐵硫化物的形成75-77
• 5.4 本章小結(jié)77-79
• 第6章 結(jié)論與建議79-83
• 6.1 結(jié)論79-80
• 6.2 建議80-83
• 參考文獻83-93
• 作者簡介及主要成果93-95
• 致謝95-96

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 史春瀟;雷懷彥;趙晶;張R，

本文編號：345645