生物成因煤層氣的研究現(xiàn)狀

葛晶麗，徐宏英，張靈利

(太原科技大學(xué)環(huán)境與安全學(xué)院，山西太原030024)

生物成因煤層氣的研究現(xiàn)狀

葛晶麗，徐宏英*，張靈利

(太原科技大學(xué)環(huán)境與安全學(xué)院，山西太原030024)

煤層氣是煤層中自生自儲的以甲烷為主的氣體，是一種新型清潔能源和優(yōu)質(zhì)化工原料。而生物成因煤層氣是可開采的主要煤層氣，關(guān)于生物成因煤層氣的研究在煤層資源利用方面有著重要的意義。本文對生物成因煤層氣煤地質(zhì)微生物、生物煤層氣增采實(shí)驗(yàn)方法、成氣影響因素及生成機(jī)理進(jìn)行了綜述，并通過總結(jié)前人的研究成果，對生物成因煤層氣成氣基質(zhì)類型、本源微生物特別是甲烷菌的代謝過程及條件、成氣過程的實(shí)驗(yàn)?zāi)M等未來研究方向進(jìn)行了展望。

生物成因煤層氣;煤地質(zhì)微生物;增采方法;成氣機(jī)理

煤層氣的主要成分為甲烷，在煤層中能夠自生自儲，煤礦中通稱為瓦斯。20世紀(jì)80年代，美國學(xué)者對煤層氣進(jìn)行了系統(tǒng)研究和勘探開發(fā)，實(shí)踐證明，煤層氣是一種新型清潔能源和優(yōu)質(zhì)化工原料，且可進(jìn)行大規(guī)模開采，資源潛力巨大［1］。綜合考慮煤層氣在煤礦災(zāi)害、大氣溫室效應(yīng)方面的危害及其資源利用價(jià)值，可以看出煤層氣的研究具有煤礦避災(zāi)、環(huán)境保護(hù)和資源利用三個方面的重大意義。煤層氣的成氣過程可以簡述為土壤中的微生物通過生物化學(xué)作用將埋藏的動植物體轉(zhuǎn)化為泥炭(泥炭化作用)，泥炭在地質(zhì)作用下轉(zhuǎn)化為褐煤、煙煤以及無煙煤(煤化作用)。在煤化作用階段，泥炭發(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)變化，發(fā)熱量和固定碳的含量增加，揮發(fā)分含量和含水量減少，同時(shí)也生成了以甲烷為主的氣體，即煤層氣［2］。在煤化作用過程中，有兩種成氣過程，即生物成因過程和熱成因過程，生成的煤層氣分別稱為生物成因煤層氣和熱成因煤層氣。煤層氣一般是在煤層中30～55℃的適宜溫度下，有機(jī)質(zhì)經(jīng)過微生物作用生成以甲烷為主的氣體。生物成因煤層氣是在有適宜物理化學(xué)條件的地質(zhì)環(huán)境中，有機(jī)質(zhì)經(jīng)特殊的微生物群生理代謝的產(chǎn)物，其特點(diǎn)是埋藏淺、易開發(fā)、成本低。關(guān)于生物成因煤層氣，國內(nèi)外許多學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了大量的成氣機(jī)理實(shí)驗(yàn)研究及成氣過程模擬，并且取得了較好的研究成果。本文依據(jù)近年發(fā)表的文獻(xiàn)資料，從新的角度對生物成因煤層氣的研究進(jìn)行總結(jié)，主要對煤地質(zhì)微生物、生物煤層氣增采實(shí)驗(yàn)方法、成氣影響因素及生物成因煤層氣生成機(jī)理進(jìn)行綜述，并對生物成因煤層氣的未來研究作展望。

1 煤層地質(zhì)微生物的研究

國內(nèi)外學(xué)者在厭氧細(xì)菌的分離培養(yǎng)、計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)、酶活性以及成氣模擬等方面對煤層地質(zhì)微生物進(jìn)行了大量研究，并且取得了一定的成果。王愛寬等［3］對褐煤中產(chǎn)甲烷菌厭氧富集培養(yǎng)，并利用最大概率法對厭氧細(xì)菌進(jìn)行計(jì)數(shù)，實(shí)驗(yàn)表明生物氣成氣量的變化趨勢與產(chǎn)甲烷菌的繁殖趨勢相似，經(jīng)過了生氣量平緩增長、顯著增多、趨于減緩三個階段，同時(shí)，產(chǎn)甲烷菌在第一階段緩慢繁殖后，在第二階段中其活性和數(shù)量達(dá)到較高水平。劉洪林等［4］以我國西北部低煤階煤層為研究對象，從其樣品中篩選出產(chǎn)甲烷菌并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室研究，結(jié)果表明該煤層中存在的產(chǎn)甲烷菌在適宜條件下可以對煤及煤層中有機(jī)質(zhì)進(jìn)行分解進(jìn)而產(chǎn)生甲烷。張輝等［5］研究了可以存在生物成因煤層氣的幾種沉積環(huán)境中的微生物，并對其進(jìn)行了篩選分離。發(fā)酵性細(xì)菌、硫酸鹽還原菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌及厭氧纖維素分解菌等生成生物氣相關(guān)的細(xì)菌都能被分離出來。有學(xué)者對加拿大西部煤層氣井做了研究，證實(shí)其中存在完整的產(chǎn)甲烷菌生態(tài)系統(tǒng)，但由于煤層的營養(yǎng)條件相對貧瘠，這些產(chǎn)甲烷菌群的活性受到了限制［6］。Green等［7］從美國粉河盆地的煤礦中采集了水樣，經(jīng)過檢測發(fā)現(xiàn)，其中存在活性微生物菌群，并對其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室研究，證明煤層可在這些微生物的作用下生成甲烷。煤層生物菌群的發(fā)現(xiàn)以及對其生理活性和煤厭氧降解過程的研究證明煤巖能夠被其中的本源菌群降解并產(chǎn)氣。

王愛寬等［8］為探明微生物菌群在褐煤生物氣生成過程中的作用機(jī)制，利用厭氧手套箱為操作平臺從云南昭通盆地新鮮褐煤樣品中富集培養(yǎng)本源產(chǎn)甲烷菌群，并通過褐煤生物氣生成模擬實(shí)驗(yàn)，研究了產(chǎn)氣過程中發(fā)酵細(xì)菌、產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌數(shù)量和纖維素酶、輔酶F420活性的變化特征。研究結(jié)果［9］表明，發(fā)酵細(xì)菌的活性在生物氣成氣過程中始終保持著較高水平。產(chǎn)氫產(chǎn)乙酸菌與發(fā)酵細(xì)菌相比，數(shù)量變化趨勢相似，但其數(shù)量和增殖速率明顯小于發(fā)酵細(xì)菌，兩者在營養(yǎng)生態(tài)位上顯示明顯的承繼關(guān)系。而對酶類的研究發(fā)現(xiàn)，纖維素酶始終保持較高的活性，輔酶F420活性會受到產(chǎn)酸發(fā)酵菌所產(chǎn)生的酸性物質(zhì)的抑制。輔酶F420活性在褐煤成氣過程中出現(xiàn)了兩個高峰期，這可能表示褐煤的生物氣生成過程具有階段性。

國內(nèi)對于煤層微生物的研究更集中于對煤層中菌種的篩選分離、特性及酶活性的研究，并且由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展、科技技術(shù)、發(fā)展時(shí)間及對新能源的關(guān)注等因素的影響，大部分國內(nèi)學(xué)者的研究局限于此階段。國外對生物成因煤層氣已有三十多年的關(guān)注及研究［10-11］，在煤層地質(zhì)微生物方面的研究相對來說較為成熟［12-14］，更為關(guān)注煤層伴生水及其他附屬物中的菌種研究［15-17］，并且對菌種的研究深入到了分子化學(xué)水平［18］。

實(shí)驗(yàn)過程中在對煤層中微生物的數(shù)量、分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)時(shí)，國內(nèi)研究者基本采用MPN計(jì)數(shù)法。該方法的局限性在于僅僅能計(jì)量所采煤樣中具有特殊生理功能和活性的細(xì)菌數(shù)，并且只有極少量的細(xì)菌能夠被分離培養(yǎng)。近些年，國外的研究者們開始采用分子生態(tài)學(xué)技術(shù)和高通量測序技術(shù)研究煤層中的微生物多樣性及其特征［19］，其基礎(chǔ)理論為16S RNA序列系統(tǒng)發(fā)育學(xué)［20］。在采集的樣品中提取出產(chǎn)甲烷菌的16S RNA或DNA，將其與已有的系統(tǒng)發(fā)育樹數(shù)據(jù)庫進(jìn)行對比，能夠確定具體產(chǎn)甲烷菌的種類及性質(zhì)。這種技術(shù)為更好地了解生物成因煤層氣的成氣機(jī)理提供了可靠的理論依據(jù)。王愛寬［9］、Michael等［21］以美國粉河盆地上煤層氣井為研究對象，采集其煤層水樣，從中篩選分離出本源產(chǎn)甲烷菌，研究發(fā)現(xiàn)這些產(chǎn)甲烷菌能夠利用煤作為主要基質(zhì)。同時(shí)，他們還利用古細(xì)菌16S RNA基因分析方法及細(xì)菌系統(tǒng)分析方法，對微生物不同的菌群類型進(jìn)行辨別，并證實(shí)這些產(chǎn)甲烷菌是通過乙酸發(fā)酵方式產(chǎn)生生物甲烷的。劉建明等［22］以鄂爾多斯盆地煤層氣井為研究對象，采用454焦磷酸測序法對其水樣中的微生物菌種進(jìn)行分析，結(jié)果表明在古生菌中甲烷葉菌屬占絕對優(yōu)勢。其中變形菌門是主要的細(xì)菌，它們在水樣微生物中所占的比例與在水樣中所占的比例相似。

近些年，國內(nèi)外在煤層地質(zhì)微生物研究方面取得了豐碩的成果，但是相對國外研究來說，國內(nèi)相關(guān)研究較為薄弱。因此，對國外煤層地質(zhì)的研究趨勢及進(jìn)展多加了解，是推動我國煤層地質(zhì)研究發(fā)展的重要途徑。

2 方法生物煤層氣增采實(shí)驗(yàn)方法的研究

Scott等［23］在20世紀(jì)末提出了煤層甲烷微生物增化開采(microbially enhanced coalbed methane)的概念，即為了更便于煤層氣的開采，將產(chǎn)甲烷菌群和其所需的營養(yǎng)物質(zhì)注入煤層，煤層中的瀝青質(zhì)、煤和石蠟等經(jīng)過微生物的降解作用產(chǎn)生甲烷以提高煤層中甲烷的含量。Baker等［24］的一些研究表明，只向煤層中注入營養(yǎng)物質(zhì)來激活其中的本源菌也能有同樣甚至更佳的效果，這是由于微生物可以利用從較低級煤中提取出來的富含小分子量的有機(jī)物進(jìn)而產(chǎn)氣。采用人工接種微生物和人工激活煤層中本源微生物的方法是具有重要的能源和資源意義的煤炭氣化開采新方法。

美國懷俄明州一家公司采用BCBM生物煤層氣技術(shù)(低值煤轉(zhuǎn)化為天然氣技術(shù))對泥煤、褐煤等低值煤中本來緩慢的生物成因煤層氣反應(yīng)進(jìn)行加速，并在常規(guī)煤層氣開采的基礎(chǔ)上研究出一套生物煤層氣開采機(jī)制(多井加注循環(huán)技術(shù))。該技術(shù)設(shè)置兩口井，1號井用來加注添加劑循環(huán)到2號井，同時(shí)2號井產(chǎn)氣采氣。其生物加速過程是向地下煤層加注專有添加劑，萃取煤中的雜質(zhì)并提供給微生物加以利用;激發(fā)并促進(jìn)煤層中原生微生物(特別是產(chǎn)甲烷微生物)的生長代謝;加速和維持甲烷生成所涉及的生化路徑，促使產(chǎn)生煤層氣。

Orem等［25］將不同類型的微生物混合后加入到模擬亞煙煤的地質(zhì)環(huán)境條件中，在添加營養(yǎng)物質(zhì)的條件下，對微生物分解亞煙煤和產(chǎn)甲烷的能力進(jìn)行研究，結(jié)果表明，適量的醋酸鹽有利于微生物生成甲烷，提高甲烷產(chǎn)量。蘇佳純等［26］提出了一種利用微生物促進(jìn)ECBM(注煙道氣提高煤層氣采收率技術(shù))埋藏CO2甲烷化的新方法。該方法將注入CO2驅(qū)采煤層氣、微生物降解煤技術(shù)集約整合，通過產(chǎn)甲烷菌將因驅(qū)替煤層氣而吸附在煤層表面的CO2轉(zhuǎn)化為甲烷，從而達(dá)到提高煤層氣采收率同時(shí)減排CO2的目的。蘇現(xiàn)波等［27］為篩選出實(shí)驗(yàn)室模擬生物甲烷生成的最佳方案，以河南省鶴壁礦區(qū)的瘦煤為實(shí)驗(yàn)對象，以不同外加菌種的聯(lián)合培養(yǎng)為變量條件設(shè)計(jì)了5組方案進(jìn)行模擬生物甲烷產(chǎn)出實(shí)驗(yàn)。以煤微晶結(jié)構(gòu)為降解程度指標(biāo)，類木質(zhì)素消耗量和pH值為大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化程度指標(biāo)，甲烷、CO2的產(chǎn)出濃度及產(chǎn)率為產(chǎn)氣指標(biāo)，根據(jù)各性能指標(biāo)與其作用程度的關(guān)系，采用模糊數(shù)學(xué)評價(jià)法對實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了優(yōu)選評價(jià)。評價(jià)結(jié)果表明采用產(chǎn)甲烷菌-白腐真菌聯(lián)合培養(yǎng)的方案五為最優(yōu)化方案。研究生物煤層的生成機(jī)理和過程的實(shí)驗(yàn)方法都還處于探索階段，幾乎沒有成熟的理論技術(shù)支持。因?yàn)槊簩託獾纳墒锹L而復(fù)雜的有機(jī)生物地球化學(xué)過程，無法用現(xiàn)場研究的方法進(jìn)行研究。相對來說，實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法是研究煤層生物氣生成的有效方法，可以在實(shí)驗(yàn)室中創(chuàng)造盡量接近自然的條件，同時(shí)優(yōu)化有利條件，屏蔽不利條件，縮短產(chǎn)氣過程。

目前我國開發(fā)煤層氣田的技術(shù)還有待研究與探索。究其原因，是因?yàn)槲覈某擅旱刭|(zhì)條件與北美大陸差別很大，地質(zhì)構(gòu)造多樣復(fù)雜，地層具有多期疊加性［28］。因此，我國的煤層氣勘探開發(fā)不能完全借鑒美國煤層氣的基礎(chǔ)理論，只能通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M，探索出一套具有實(shí)際指導(dǎo)意義的基礎(chǔ)理論。

3 生物成因煤層氣影響因素

生物成因煤層氣生成的影響因素有很多，從地質(zhì)因素來看主要有內(nèi)部因素和外部因素。

3.1 內(nèi)部因素

有機(jī)質(zhì)豐度、有機(jī)質(zhì)類型和有機(jī)質(zhì)成熟度等都是生物成因煤層氣成藏的內(nèi)部影響因素，最主要的內(nèi)部因素為有機(jī)質(zhì)成熟度。生物成因煤層氣的成氣底物來源廣泛，其中陸源植物碎片等有機(jī)質(zhì)類型是主要的成氣底物［29］。煤層生烴能力的大小可以用有機(jī)質(zhì)豐度來衡量，而在煤層有機(jī)質(zhì)中，有機(jī)質(zhì)豐度又可用煤層厚度來衡量。韋重韜［30］建立了煤層生氣量和含氣量受不同煤層厚度影響關(guān)系的數(shù)值模擬模型，研究表明煤層的厚度與其絕對生氣量和含氣量呈正相關(guān)，同時(shí)，厚煤層的相對散失量較少。這是由于煤層越厚，煤層有機(jī)質(zhì)豐度會越高，則微生物可降解的營養(yǎng)物質(zhì)就越多，因此，煤層越厚越有利于生物成因煤層氣成氣及儲藏。鮑園［31］的研究表明，次生生物成因煤層氣的煤層含氣量和累計(jì)生氣量相對較大的煤層，在發(fā)生二次微生物降解時(shí)，煤巖鏡質(zhì)組最大反射率在0.8%左右。

3.2 外部因素

環(huán)境的氧化還原程度、鹽度、pH值、溫度、孔隙空間以及沉積速率、沉積環(huán)境等都是影響生成生物成因煤層氣的主要因素。同時(shí)，生物成因煤層氣的生成速率和生成量會受到滲透性、煤的暴露表面積、溶解性和微生物量等參數(shù)的共同制約。

產(chǎn)甲烷菌要利用煤層間有機(jī)質(zhì)及CO2產(chǎn)生甲烷，因此強(qiáng)還原環(huán)境(Eh＜－200 mV)有利于生物煤層氣的生成。產(chǎn)甲烷菌群出現(xiàn)的溫度范圍很寬，0～70℃均檢測到其存在［32］，但在4～45℃的溫度范圍內(nèi)，溫度與甲烷產(chǎn)率呈正相關(guān)。因此，次生生物成因煤層氣應(yīng)在相對低的溫度環(huán)境下較易生成。許多學(xué)者的研究已表明，甲烷細(xì)菌數(shù)量隨著鹽度的增加而減少。由此可見，鹽度的增加不利于生物成因煤層氣的生成［33］。

較高的沉積速率對儲藏有機(jī)質(zhì)有很大的貢獻(xiàn)，并可以有效地減少淺層煤層氣散失，同時(shí)在沉積速率較高的地區(qū)，厭氧微生物通過快速埋深而被帶入深層，使其活動深度增加。但沉積速率過快也可能破壞蓋層，降低有效的圈閉，使煤層氣向更淺的地層運(yùn)移或散失［31］。微生物的存活范圍為3 000 m的深度［34］，一般產(chǎn)甲烷菌群存在于深度800～1 300 m之間［35］，但生物成因煤層氣的埋藏深度比產(chǎn)甲烷菌群的存在深度要深，如學(xué)者們在對密西西比州煤層氣藏進(jìn)行勘探后發(fā)現(xiàn)，該地區(qū)較新的沉積物中有埋藏深度達(dá)到4 600 m的生物成因氣藏［36］。美國懷俄明州的那家公司所采用的BCBM生物煤層氣技術(shù)實(shí)施條件:煤層具有一定的活性;煤層水分含量大于20%;煤層埋藏深度通常為20 m，黏土層為5 m，厚度通常為3 m;煤層通透率大于0.03 Darcy。

4 生物成因煤層氣生成機(jī)理研究

隨著大量次生生物成因煤層氣的發(fā)現(xiàn)，生物成因煤層氣的生成機(jī)理成為研究熱點(diǎn)和重點(diǎn)。而煤層氣的生物成因又可以進(jìn)一步分為原生生物成因和次生生物成因。

4.1 原生生物成因煤層氣的生成機(jī)理

各國學(xué)者常用傳統(tǒng)的厭氧發(fā)酵“四階段”理論來解釋原生生物成因煤層氣的生成機(jī)理［37］。甲烷生成主要有以下兩種方式:一種是產(chǎn)甲烷菌的CO2還原作用，另一種是乙酸發(fā)酵作用，即:

CO2還原作用:CO2+4H2→CH4+2H2O

乙酸發(fā)酵作用:CH3COOH→CH4+CO2

經(jīng)過前期兼性細(xì)菌作用以及耗氧，沉積環(huán)境逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閰捬醐h(huán)境，進(jìn)而低煤級煤或泥炭在兼性厭氧菌和厭氧菌的作用下形成原生生物成因煤層氣。但正常情況下，煤層中無法儲存大量的原生生物氣［38］。這是由于原生生物氣形成于煤化作用的早期階段，存在于早期的低變質(zhì)煤或者泥炭孔隙中，本身泥炭及低變質(zhì)煤對氣體的吸附作用就比較弱，而且其中孔隙較少，并且壓力低、埋藏淺［39］。所以，能被發(fā)現(xiàn)及開采的幾乎都是次生生物成因煤層氣。

4.2 次生生物成因煤層氣的生成機(jī)理

次生生物成因煤層氣是經(jīng)過厭氧細(xì)菌(如產(chǎn)甲烷菌等)代謝產(chǎn)生的。沉積環(huán)境經(jīng)過煤化作用后，地表水的滲入將可以分解煤化作用后的煤的細(xì)菌帶入煤層中，通過這些細(xì)菌的作用產(chǎn)生次生生物成因煤層氣。

煤的基本結(jié)構(gòu)是縮合芳香體系，主要結(jié)構(gòu)是芳環(huán)、脂環(huán)和雜環(huán)。一些研究地球化學(xué)的學(xué)者發(fā)現(xiàn)，從煤中可以萃取出缺少短鏈的正烷烴類，同時(shí)，異構(gòu)烷烴在低分子量烴類中占絕對優(yōu)勢，脂肪烴中主要成分是異戊二烯類化合物，這些研究結(jié)果能夠證明煤巖可以在微生物的作用中作為生氣基質(zhì)而產(chǎn)生次生生物成因煤層氣［40-42］。

Gao等［43］以不同深度煤層作為研究對象，從煤樣中萃取出脂肪烴和芳香烴等有機(jī)物質(zhì)。他們認(rèn)為這些物質(zhì)標(biāo)志著生物降解過程的出現(xiàn)，并且可以通過這些參數(shù)來判斷不同深度煤層中生物降解可能性的大小。微生物作用將煤分子中的共價(jià)鍵或官能團(tuán)切開，變成小分子結(jié)構(gòu)片段。微生物產(chǎn)生的胞外酶作用于這些小的煤分子產(chǎn)生不同的中間產(chǎn)物，最后這些中間產(chǎn)物經(jīng)過發(fā)酵作用和氧化作用成為產(chǎn)甲烷底物被產(chǎn)甲烷菌利用而生成甲烷。

陶明信等［44］的研究則認(rèn)為煤層中的產(chǎn)甲烷菌是直接作用于乙酸、CO2、甲基、H2等這些并不是人們通常認(rèn)為的煤巖物質(zhì)。這些物質(zhì)在煤巖中大量生成或者儲存，進(jìn)而被利用產(chǎn)生大量次生生物氣。煤系地層水樣中篩選分離出的活性產(chǎn)甲烷菌產(chǎn)生的甲烷經(jīng)檢測富含12C，同時(shí)水樣中DIC (溶解無機(jī)碳)的含量隨著具生物成因同位素特征的水溶甲烷的濃度以及δ13CDIC值的增大而增大。這些研究都清晰地揭示了次生生物煤層氣的生成過程和其相關(guān)物質(zhì)間的內(nèi)在成因關(guān)系。

因此，要進(jìn)一步探究次生生物成因煤層氣的生成機(jī)理，首先要從煤層中的微生物類群入手，分離篩選出能夠利用煤的菌種，對不同菌種作用于煤分子結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行分析，以確定作用于有機(jī)小分子的微生物酶類，其次需要確定煤層間小分子物質(zhì)及煤層間物質(zhì)的形成機(jī)理。目前，已有部分微生物和生物酶被發(fā)現(xiàn)，但是產(chǎn)生生物成因煤層氣的微生物種類、成氣底物和生氣過程的物化條件等仍需要進(jìn)行系統(tǒng)研究。

5 研究展望

生物成因煤層氣的生成是一個綜合物理、化學(xué)、生物、煤層地質(zhì)、地球科學(xué)等多學(xué)科知識的一個復(fù)雜過程，其成氣機(jī)理、成氣過程以及成氣條件有待進(jìn)一步研究探討分析。①了解煤的理化特性及化學(xué)組成，有助于深入探究生物成因煤層氣的成氣基質(zhì)種類、成氣效率及成氣條件。②在今后對生物成因煤層氣的研究中，應(yīng)重視對煤層中本源微生物的進(jìn)一步研究。對不同地區(qū)不同種類煤層進(jìn)行本源微生物的分離純化，全面了解參與生物成氣的微生物種類、數(shù)量、相互關(guān)系及其所起的作用。③產(chǎn)甲烷菌是生物成因煤層氣生成過程貢獻(xiàn)最大的一類菌群。因此，可從產(chǎn)甲烷菌的代謝機(jī)制、代謝產(chǎn)物及其接近自然的代謝條件等方面入手進(jìn)行深入研究，同時(shí)將基因測序技術(shù)和代謝工程學(xué)技術(shù)融入其中，以探明生物成氣機(jī)理。④繼續(xù)進(jìn)行生物成因煤層氣成氣過程的實(shí)驗(yàn)?zāi)M，以探索成氣的最佳條件。在了解煤層理化特性及地質(zhì)水文狀況基礎(chǔ)上，于實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)際煤層環(huán)境條件進(jìn)行成氣研究，了解一些環(huán)境因子對生物成氣過程及成氣效率的影響，建立一套高效生物成因煤層氣成氣技術(shù)，以提高現(xiàn)有煤層氣開采效率及進(jìn)行規(guī)?；孛婷荷锍蓺?。

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Research Status Quo of Biogenic Coal-Bed Methane

GE Jing-li，XU Hong-ying，ZHANG Ling-li
(Coll.of Environ.＆Safety，Taiyuan Uni.of Sci.＆Technol.，Taiyuan 030024)

Being self-generated and self-stored in coal seam，coal-bed gas is mainly consisting of methane，it is a kind of new clean energy and high-quality chemical raw material.Since biogenic coal-bed gas makes up the main minable coal-bed gas，the research on biogenic coal-bed gas has great significance in the use of coal bed resources.The following aspects were summarized in this article:Coal geological microbiology，experiment method of increasingly mining biogenic coal-bed gas，influence factors and forming mechanism of biogenic coal-bed gas.Through the summary of previous research outcomes of the predecessors，the type of substrate forming of the biogenic coal-bed gas，the metabolic process and condition of native resource microorganisms，especially methano-bacteria，and experimental simulation and the future direction study of the biogenic coal-bed gas forming process are also prospected in this paper.

biogenic coal-bed gas;coal geological microbiology;methods to increase biogenic coal-bed gas;forming mechanism of coal-bed gas

Q89

A

1005－7021(2016)04－0090－06

10.3969/j.issn.1005-7021.2016.04.016

山西省科技攻關(guān)項(xiàng)目(20120313011-2);山西省水利廳科技研究與推廣項(xiàng)目(2015SHJ3)

葛晶麗女，碩士研究生。主要研究方向?yàn)榄h(huán)境微生物學(xué)。E-mail:634982208@qq.com

*通訊作者。女，博士，研究員。主要研究方向?yàn)榄h(huán)境微生物學(xué)。E-mail:xhy6418@126.com

2015-11-17;

2015-12-22