2.5.3 天然稳定碳同位素指纹识别产甲烷途径的方法

2.5.3 天然稳定碳同位素指纹识别产甲烷途径的方法

1.产甲烷途径贡献率的计算

根据图1-7所显示的碳和稳定碳同位素比值在厌氧产甲烷过程中的变化，可采用式（2-6）计算总的甲烷产生量[138]。

式中，m是生成的CH4总量，fma是通过乙酸发酵型途径生成的甲烷的比例，fmc是由CO2还原型途径生成的甲烷的比例，fmi是由甲基发酵型途径生成的甲烷的比例。生物质废物的厌氧甲烷化过程中，一般仅乙酸发酵型和CO2还原型途径参与，因此，甲烷的生成可简化为式（2-7）。

根据甲烷化过程的碳质量平衡可知：

式中，δmc为CO2还原途径生成的甲烷中稳定碳同位素含量，δma为乙酸发酵型途径生成的甲烷中稳定碳同位素含量。由此，fmc可通过下式计算：(https://www.daowen.com)

而δmc和δma可根据其底物CO2和乙酸甲基中的稳定碳同位素比值以及反应过程中的稳定碳同位素富集效应因子ε[5，138]确定，见式（2-10）和式（2-11）。

式中，δac-methyl为乙酸甲基中的稳定碳同位素比值，εma为乙酸发酵型产甲烷途径中的稳定碳同位素富集效应因子，αma为通过该途径生成的甲烷中的稳定碳同位素比值；δCO2为CO2中的稳定碳同位素含量，εmc为CO2还原型产甲烷途径中的稳定碳同位素富集效应因子，αmc为通过该途径生成的甲烷中的稳定碳同位素比值[143]。

2.表观产甲烷同位素分馏因子

参数“表观产甲烷同位素分馏因子（αc）”常用于甲烷生成途径的粗略判断[199]。可由实测的δCH4和δCO2值，根据式（2-12）计算αc的值[200]。