民國110年 高考三級 環境檢驗 環境化學與環境微生物學
第4題
某水資源回收中心的活性污泥經廢棄後，送至厭氧消化槽進行污泥消 化，操作員發現其甲烷產生量不佳，該廠檢驗員擬以碳酸氫鈉為碳源， 利用平板培養基以封口臘膜於攝氏20…
題目
某水資源回收中心的活性污泥經廢棄後，送至厭氧消化槽進行污泥消 化，操作員發現其甲烷產生量不佳，該廠檢驗員擬以碳酸氫鈉為碳源， 利用平板培養基以封口臘膜於攝氏20 度之震盪培養箱中培養48 小時後 進行甲烷產生菌之計數，試說明其實驗設計何者有誤。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、甲烷產生菌（methanogens）屬廣古菌門（Euryarchaeota），為絕對厭氧菌（obligate anaerobe），需氧化還原電位低於約 -300 mV，且世代時間長（數天至數週）。以碳酸氫鈉為碳源、平板塗佈、封口臘膜、20℃、48 小時之設計，在多個環節與其生理特性不符。
- 二、碳源與能源設定錯誤：碳酸氫鈉（NaHCO3）僅為緩衝劑與無機碳來源；氫營養型甲烷菌雖以 CO2 為碳源，仍須 H2 或甲酸作為電子供體，乙酸營養型則需乙酸、甲醇或甲胺。單以碳酸氫鈉無法支持生長，培養基應提供 H2/CO2 氣相或乙酸鈉等基質。
- 三、厭氧條件不足：在空氣中塗佈平板再以封口臘膜（Parafilm）密封，無法排除氧氣，臘膜對 H2、CH4 亦非氣密。應採厭氧手套箱、厭氧罐（GasPak）、Hungate 滾管或血清瓶，搭配丁基橡膠塞與鋁蓋封口，並添加還原劑（cysteine、Na2S）及氧化還原指示劑 resazurin。
- 四、溫度與時間不當：中溫甲烷菌最適溫度約 35～37℃，20℃ 明顯偏低，生長遲滯；48 小時遠短於其世代時間，菌落通常需 2～4 週以上始可計數。震盪培養雖有助質傳，但會增加氧氣滲入，且對顆粒污泥菌群造成剪切破壞。
- 五、方法選擇與品管：甲烷菌在固態平板之計數效率低（菌落微小、塗佈不均），宜改以最大可能數法（most probable number, MPN）配合血清瓶、滾管法，或以氣相層析測定 CH4 生成量。並應以厭氧消化槽污泥為接種源、行系列稀釋、設置空白與三重複，必要時添加抗生素抑制真細菌。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。