褐煤的微生物洁净化技术研究

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1、褐煤的微生物洁净化技术研究杨金水，倪晋仁（北京大学环境学院，北京100871）摘要：煤炭是中国能源的主要支柱，煤炭的转化利用是充分利用国内煤炭资源，生产石油替代品及其它工农业原料的洁净煤技术，微生物对褐煤的降解转化是一种新型的生物转化技术，条件温和，不产生二次污染，具有广阔的应用前景。关键词：褐煤；洁净煤；微生物降解中图分类号：TD894.2文献标识码：A文章编号：1006-6772（2005）03-0069-04中国有丰富的褐煤资源，已探明的褐煤保有储"!褐煤资源量达1303亿I，占全国煤炭储量的13%弱。中国

2、在中国的能源资源中，煤炭是水力的3.3倍，褐煤资源主要形成于晚侏罗纪、早第三纪和晚第三是石油和天然气的17倍，占到73.4%；在化石能纪，形成于晚第三纪褐煤多为土状褐煤。晚侏罗纪资源中，煤炭占到94.3%，见表1。煤炭是中国最褐煤则多为硬褐煤，或称老年褐煤，主要分布在中主要的能源资源。国内蒙古自治区东部海拉尔含煤区霍林河盆地以及黑龙江三江-穆林河含煤区。这里是中国褐煤资表"!中国能源资源的种类分布源集中地区，它埋藏浅，煤层厚度大，有相当一部资源名称煤炭水力石油、天然气总计分资源可供露天开采，是未来东北地区的主要能

3、源按能源资源分布/%73.422.24.4100基地。早、晚第三纪形成的褐煤煤田则零星分布在按化石能资源分布/%94.3—5.7100辽宁、山东、广西、广东、云南等省区。况且许多褐煤矿为露天煤矿，多集中于生态环境脆弱的晋、［2］有关专家预测，到2050年化石能源仍是中国陕、蒙西部地区，露天开采造成了大面积的土的主要能源，其中煤炭至少要占到50%。针对这地破坏，引发水土流失，河道阻塞，地表和地下水个比例，必须兼顾能源需求和环境保护2个方面，系紊乱，严重的还可能产生泥石流和滑坡等地质灾走适合中国国情的能源可持续发展道

4、路。害，而且这种趋势在日趋严重。据不完全统计，中2据国际地质学家预测，褐煤的地质储量约有4国露天开采每万吨煤约破坏土地0.22hm，其中挖22万亿I，占煤炭储量的40%弱，1995年，已探明的掘破坏为0.12hm，外排土场压占土地0.10hm。褐煤及次烟煤可采储量为5100亿I。褐煤资源又分因此，如何合理开发和充分利用褐煤资源是一个值为硬褐煤和软褐煤（俗称土状褐煤）2大类，其中得深入研究的课题。硬褐煤主要分布在欧洲地区，其次为亚洲和北美［1］#!褐煤微生物转化利用的提出洲，软褐煤主要分布在俄罗斯，德国，澳大利亚等

5、国家。中国的褐煤资源主要用于发电，如伊敏矿区褐!!收稿日期：2005-05-27!!作者简介：杨金水（!"#$—），男，陕西眉县人，博士。从事生物大分子的微生物降解研究。褐煤的微生物洁净化技术研究69煤几乎全部作为坑口电站燃料，霍林河褐煤也大部表面活性剂并不能打断煤分子的共价键，也就是不分供通辽等电厂使用，龙口褐煤也多半供龙口等电能从根本意义上把褐煤大分子降解。褐煤的典型结［3］厂使用。褐煤属低阶煤，由于其含水量高，易构示意如图1所示。由于褐煤是与木质素结构十分风化和自燃，难以洗选和储存，直接燃烧的热效率相似的大

6、分子化合物如图2所示，决定了降解褐煤［4］低，因此目前关注较多的是褐煤的转化利用。的酶主要是木质素降解酶系中的一些酶类。国内外关于褐煤转化的工业途径可概括为4大类：即褐煤的热解和炼焦，褐煤气化，褐煤液化，及褐［1，5，6］煤化学提取腐植酸制品。1981年，德国的FakouSSa首次利用硬煤作为微生物生长的唯一碳源和能源研究煤的微生物转化利用，一年以后，Cohen和Gabrieie采用2株白腐菌PolyporusUersicolor和Poriamonticolor接种高度风化的褐煤，使其完全液化，为研究褐煤的转化利

7、用问题提供了一个新的思路。降解褐煤的微生物多种多样，包括细菌，放线菌和真菌。细菌主要有：Bacillussubtilis，Bacillus［7］［8］图1褐煤的典型结构示意pumilus，Bacilluscereus，ArthrobacterSp.，［9］Pseudomonascepacia，放线菌主要为链霉菌：3.1木素过氧化物酶（LiP）StreptomycesUiridosporusTTA，Streptomycessetonii木素过氧化物酶（EC1.11.1.14）是最早在白［10］75vi2，Strep

8、tomycesbadius，StreptomycesflaUoUi-腐真菌P.Chrysosporium中发现的木素降解酶，也rens，除此之外，还有报道ActinosynnemaSp.和［12，13］是研究的最清楚的木素降解酶。此外，袁红NocardiaSp.也参与褐煤的降解。真菌是降解褐煤［14］莉等人报道了一株产LiP的青霉，在固体平板的主要微生物，报道最多的是担子