沼氣是什么微生物產(chǎn)生的?它們又怕哪些化學(xué)物質(zhì)?

【專(zhuān)家解說(shuō)】：沼氣發(fā)酵微生物（microorganisms of biogas fermentation）是在缺氧條件下降解有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生沼氣的一群微生物。 　　沼氣常形成于富含有機(jī)質(zhì)的沼澤、塘、湖等水下缺氧沉積物中，是一種可燃性氣體，其主要成分為甲烷（占55～70％）和二氧化碳（占30～45％）。1776年，A·伏打發(fā)現(xiàn)池沼沉積物中有一種可燃性氣體。1868年，E·貝香提出沼氣是由微生物降解有機(jī)質(zhì)而產(chǎn)生的。 　　沼氣微生物是一群種類(lèi)龐雜、對(duì)缺氧程度要求不同的細(xì)菌。關(guān)于它們的種類(lèi)和生物學(xué)性狀還不十分清楚。在復(fù)雜有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化為沼氣的過(guò)程中，它們協(xié)同地在4個(gè)階段起作用（圖1[沼氣微生物降解有機(jī)質(zhì)產(chǎn)生沼氣的4個(gè)階段]）。 　　①水解作用：由棱菌屬、擬桿菌屬等細(xì)菌將碳水化合物和蛋白質(zhì)等大分子有機(jī)質(zhì)降解為小分子有機(jī)化合物，如葡萄糖、氨基酸等； 　?、诎l(fā)酵作用：由梭菌屬、 擬桿菌屬及其他細(xì)菌（如乳酸菌類(lèi)、丙酸桿菌屬）進(jìn)一步將水解的產(chǎn)物降解為小分子的醇類(lèi)、有機(jī)酸類(lèi)、二氧化碳、氫氣、氨氣等； 　　③產(chǎn)乙酸和產(chǎn)氫作用：把發(fā)酵作用所產(chǎn)生的小分子醇類(lèi)和一些脂肪酸降解為乙酸、甲酸、二氧化碳和氫。人們對(duì)這類(lèi)細(xì)菌了解尚少，甚至連種、屬都還沒(méi)有明確。但已肯定這類(lèi)細(xì)菌所產(chǎn)生的氫對(duì)其自身進(jìn)一步生長(zhǎng)繁殖有抑制作用。因此，產(chǎn)乙酸和氫的細(xì)菌，必須與能利用氫的細(xì)菌，如產(chǎn)甲烷細(xì)菌和伍氏乙酸桿菌等共同生存； 　?、墚a(chǎn)甲烷作用：由產(chǎn)甲烷細(xì)菌將前3階段所產(chǎn)生的氫氣、二氧化碳以及甲酸、乙酸甲醇和甲胺類(lèi)等轉(zhuǎn)化為甲烷。產(chǎn)甲烷細(xì)菌形態(tài)多樣，但生理特性卻大致相同，在缺氧條件下，均以甲烷為主要代謝產(chǎn)物。上述階段是按生物化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程劃分的，其中參與水解作用的細(xì)菌也參與發(fā)酵作用（圖2[沼氣發(fā)酵中食物鏈和能量分配圖(圖中％為該反應(yīng)的能量分配百分?jǐn)?shù))]）。 　　根據(jù)最適生長(zhǎng)溫度，可將沼氣微生物劃分為中溫群（30～40℃）和高溫群（55～60℃）。雖然有人認(rèn)為在 4℃時(shí)仍然產(chǎn)生沼氣，但至今尚未分離到嗜低溫的菌種。沼氣微生物的種類(lèi)龐雜，在純培養(yǎng)條件下，最適生長(zhǎng)的酸堿度有很大差異，但在沼氣池中pH7左右最適于產(chǎn)生沼氣。 　　沼氣微生物使自然界中缺氧環(huán)境的有機(jī)質(zhì)降解，進(jìn)入碳、氮等物質(zhì)循環(huán)圈。所產(chǎn)生的甲烷最終又被氧化為二氧化碳。產(chǎn)生于深海沉積物中的甲烷則可能轉(zhuǎn)化為甲烷水合物，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為天然氣。中國(guó)廣大農(nóng)村正在利用沼氣微生物的作用，以秸稈、糞便等制取沼氣，作為一種再生性補(bǔ)充能源，同時(shí)也有利于農(nóng)村生態(tài)平衡，保持、提高土壤肥力并改善環(huán)境衛(wèi)生。