氧化還原電位

   體系中氧化劑和還原劑的相對(duì)強(qiáng)度稱(chēng)之為氧化還原電位，通常用Eh表示，以伏特或豪伏來(lái)計(jì)量。根據(jù)Nernt式，體系中的氧化還原電位(h)可以表示為:

Eh=E+2.3RT [氧化型]

nf ig[還原型]

中，R為氣體常數(shù);T為絕對(duì)溫度(273+t℃);n為離子價(jià);f為電化學(xué)當(dāng)量;FE標(biāo)準(zhǔn)電極電位;Eh為待測(cè)氧化還原電位;[氧化型]為氧化態(tài)離子濃度;[還原型]為還原態(tài)離子濃度。

   研究表明，產(chǎn)酸發(fā)酵細(xì)菌氧化還原電位可以為-400~100mV，培養(yǎng)產(chǎn)甲烷細(xì)菌的初期，氧化還原電位不能高于-320mV。而嚴(yán)格的厭氧環(huán)境是產(chǎn)甲烷菌進(jìn)行正?；顒?dòng)的基本條件，可以用氧化還原電位表示厭氧反應(yīng)器中含氧濃度。

   好氧微生物、兼性微生物和厭氧微生物都呈現(xiàn)出一種趨勢(shì)，那就是在其生長(zhǎng)過(guò)程中會(huì)降低環(huán)境的氧化還原電位。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的主要原因在于好氧微生物和兼性微生物在其生命代謝中以氧為最終電子受體，使環(huán)境中的氧被消耗致使環(huán)境的氧化還原電位降低。而厭氧微生物和在氧耗盡后的兼性微生物盡管在其生命活動(dòng)中不利用氧，但是代謝產(chǎn)生的種種還原性物也會(huì)使環(huán)境中的氧化還原電位降低。

   然而不同類(lèi)型的微生物對(duì)環(huán)境中的氧化還原電位降低的速度和程度是非常不一樣的。好氧微生物從生長(zhǎng)開(kāi)始到一個(gè)小時(shí)后才開(kāi)始對(duì)環(huán)境中的氧化還原電位值有影響，并使其值降。這是由于環(huán)境基質(zhì)中的氧的緩沖效應(yīng)造成的。當(dāng)好氧微生物繼續(xù)生長(zhǎng)時(shí)，氧化還原電會(huì)出現(xiàn)一個(gè)小的低落，而后就保持在某一水平上不變了。兼性微生物在開(kāi)始生長(zhǎng)的頭幾個(gè)小時(shí)內(nèi)，對(duì)環(huán)境的氧化還原電位值也不產(chǎn)生影響，不降低氧化還原電位值，當(dāng)電位達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值時(shí)，這個(gè)電位值持續(xù)穩(wěn)定的時(shí)間要比好氧微生物呈現(xiàn)的長(zhǎng)，這可能是由于兼性微生物耗氧的速度要比好氧微生物慢的緣故。當(dāng)兼性微生物耗盡了環(huán)境中的氧，使環(huán)境由好氧性轉(zhuǎn)為厭氧性時(shí)環(huán)境中的氧化還原電位便出現(xiàn)明顯的下降，兼性微生物的代謝方式也由好氧性轉(zhuǎn)為厭氧性。厭氧微生物的生長(zhǎng)對(duì)于環(huán)境的氧化還原電位的影響方式與好氧性微生物和兼性微生物很不相同，它一直要等到環(huán)境中的氧化還原電位被接種物中產(chǎn)生的還原性物質(zhì)降低到適宜值時(shí)才會(huì)開(kāi)始生長(zhǎng)。如果環(huán)境中的氧還原電位已經(jīng)達(dá)到或低于接種微生物的生長(zhǎng)還原電位的要求，則接種物進(jìn)入培養(yǎng)基后立即生長(zhǎng)。在生長(zhǎng)過(guò)程中由于不斷形成還原性終產(chǎn)物而使環(huán)境氧化還原電位迅速降低。因?yàn)槟骋环N微生物在特定的基質(zhì)中所產(chǎn)生的還原性最終產(chǎn)物種類(lèi)是特定的，這些還原性終產(chǎn)物的氧化還原電位又有其特定的范圍，因而對(duì)于環(huán)境氧化還原電位的影響又會(huì)限定于某一范圍之內(nèi)。

   厭氧消化過(guò)程是多種生理類(lèi)群微生物的聯(lián)合作用，曾經(jīng)被研究過(guò)的微生物種類(lèi)就有幾百種，這里有適宜各種氧化還原電位條件下生存的微生物。然而，由于厭氧消化食物鏈的最后一組成員--產(chǎn)甲烷菌都是嚴(yán)格厭氧微生物，所以必須在極低的氧化還原電位條件下厭氧消化才能順利進(jìn)行。

   盡管厭氧消化器為了收集沼氣和保持厭氧條件，要求較為密閉的條件，但進(jìn)水口、出水口和UASB的沉淀槽等部位都很難避免有溶解氧進(jìn)入，然而在運(yùn)行正常的消化器里始終保持著極低的氧化還原電位，這種低氧化還原電位的造成，即是靠各類(lèi)群微生物生長(zhǎng)對(duì)環(huán)境氧化還原電位影響的結(jié)果。好氧性微生物、兼性厭氧微生物、嚴(yán)格厭氧微生物的依次活動(dòng)，使帶有大量溶解氧的進(jìn)水，其氧化還原電位會(huì)很快降低到適宜產(chǎn)甲烷菌生長(zhǎng)的范圍-330m以下。這種微生態(tài)環(huán)境中低氧化還原電位的造成，不僅存在于消化器里，同時(shí)也存在于厭顆粒污泥、厭氧濾器的附著生物膜，甚至存在好氧曝氣池的絮狀污泥中，因此有人用好氧性污泥作為接種物來(lái)啟動(dòng)厭氧消化器也獲得了成功。

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