厌氧系统中产甲烷微生态对低pH下游离态乙酸形成的胁迫的研究

通常认为，大部分产甲烷菌生存的最适pH范围为6.8～7.5，可耐受的pH范围在6.1～8.3[81]。因此，pH低于6.0的环境本身已对产甲烷菌的生长产生抑制。

除了pH本身的影响，低pH下乙酸及其他挥发性有机酸的未解离部分显著增加，进而对微生物细胞产生毒性。Anderson等人[105]发现，游离态乙酸的起始抑制浓度为0.5 mmol/L。Fukuzaki等人[104]则发现，0.5～2.0 mmol/L的游离态乙酸对乙酸营养型产甲烷菌（包括甲烷鬃毛菌Methanosaeta sp.和甲烷八叠球菌Methanosarcina sp.）产生抑制。相对于乙酸营养型产甲烷菌，氢营养型产甲烷菌对于低pH具有较强的耐受力，但在高酸度下仍然会受到游离乙酸的胁迫[107]。van Kessel和Russell[108]即观测到，100 mmol/L的乙酸浓度下，pH的降低使得瘤胃产甲烷菌迅速受到抑制；而相同pH下，乙酸浓度的增加也会降低甲烷的产率。Horn等人[95]和Bräuer等人[107]等也报道了氢营养型产甲烷菌受到高浓度游离态有机酸抑制的现象。

如表3-2所示，在本研究中，当pH低于6.0时，超过5.9%的乙酸以游离形式存在（根据55℃下乙酸的p Ka=3.795计算）[201]。pH范围在5.0～6.0时，高达5.9～38.4 mmol/L的初始游离态乙酸浓度同样会对产甲烷菌产生强烈抑制。可见，酸性环境下，高浓度游离态乙酸和低pH对于初始时的甲烷化抑制起到关键作用。(https://www.daowen.com)

本研究中产生显著抑制的游离态乙酸浓度（16.5 mmol/L）远高于文献报道值（＜6.0 mmol/L）[95，104，105，107，108]，这可能是由于本研究体系中采用了颗粒污泥，微生物的层状颗粒态分布可以对处于内层的产甲烷菌形成保护。