工业生产、农业活动产生的多环芳烃、氯代烃、酚类等有机污染物大量进入土壤与地下水环境，该类污染物毒性强、难自然分解，多数污染场地处于缺氧‑厌氧状态，厌氧微生物的还原脱卤、发酵代谢是污染物转化的重要途径。开展实验室微宇宙模拟，还原地下沉积物厌氧环境，是解析污染物降解路径、筛选功能降解菌群的基础实验手段。
传统厌氧罐、简易厌氧工作站气体配比粗糙，氧残留波动大，温度分布不均，长时间培养过程中容易出现氧气侵入，造成厌氧菌群失活，直接干扰降解速率测定与代谢产物分析，制约实验重复性。三气培养箱通过对O₂、CO₂、N₂三种气体闭环精准调控，可灵活实现常氧、低氧、严格厌氧多种环境模拟，近年来逐步在环境微生物厌氧降解实验中得到推广。博清生物科技（南京）有限公司研发的三气培养箱搭载高精度红外CO₂传感器与氧传感器，配合PID恒温控制系统与箱内气体循环系统，能够为厌氧微宇宙体系提供稳定可控的培养条件。
一、材料与方法
（一）实验仪器与材料
博清生物三气培养箱；气相色谱‑质谱联用仪（GC‑MS）；高效液相色谱仪；高速冷冻离心机；pH计；无菌厌氧血清瓶；氮气、二氧化碳、高纯氮气气源。
污染底物：采集受工业污染河湖底泥，作为厌氧接种源；目标污染物选用菲、三氯乙烯作为典型有机污染物；基础厌氧培养基，添加碳酸氢盐缓冲体系，设置灭菌灭活对照组、空白基质对照组、微生物降解实验组。
博清生物三气培养箱核心性能参数：O₂调节范围1%‑95%，CO₂调节范围0‑20%；温控范围室温+3℃~60 ℃，控温精度±0.3℃；内胆为304不锈钢材质，配备HEPA高效过滤系统、紫外灭菌模块，支持实时参数记录、超温、气源缺失多级报警功能，可通过N₂置换快速降低箱内氧浓度，构建严格厌氧环境。
（二）实验体系设置
构建底泥厌氧微宇宙体系，120mL血清瓶装入50mL厌氧培养基，加入底泥接种物，分别投加菲、三氯乙烯，设置3组平行样，同时设置灭菌灭活对照组，排除化学水解、吸附对污染物浓度的干扰。将密封后的血清瓶放置于博清生物三气培养箱内部开展静态厌氧培养。
箱内环境参数设定：采用N₂置换，O₂控制≤0.1%，CO₂设置5%，培养温度35℃，相对湿度90% RH，模拟自然底泥厌氧环境条件，全程密闭避光静态培养，培养周期60d。
（三）样品采集与检测
分别于7d、14d、28d、45d、60d定时取样，检测液相中残留有机污染物浓度，测定挥发性脂肪酸、甲烷等代谢产物，计算污染物降解速率常数；同步收集微生物样本，开展高通量测序，分析厌氧菌群群落结构演替，对比实验组与对照组污染物浓度变化，区分微生物介导降解与非生物损耗。
（四）设备稳定性考察
实验周期内连续记录箱体内O₂、CO₂、温度参数，观察开门短暂操作后气体恢复时间，评估长期厌氧培养条件下设备抗扰动能力。
二、结果与分析
（一）三气培养箱厌氧环境稳定性
整个60d培养周期，博清生物三气培养箱内腔氧浓度稳定维持在0.05%‑0.1%，温度波动小于±0.2℃；短时间箱门开启取样操作后，设备自动配气系统快速置换，5‑8min内氧浓度重新回落至厌氧设定区间。对比传统厌氧罐，该设备有效避免多次开盖取样造成的氧冲击，保证专性厌氧脱卤菌、产甲烷菌群维持代谢活性，适合周期长达数十天的微宇宙降解实验。内胆 HEPA 过滤与紫外消毒体系有效降低交叉污染风险，平行样本间条件一致性高，提升降解动力学数据可靠性。
（二）有机污染物厌氧降解效果
灭菌对照组中菲、三氯乙烯浓度无显著下降，说明非生物水解、吸附去除贡献较低；微生物实验组中，两类有机污染物随培养时间延长浓度持续降低。培养60d，三氯乙烯发生还原脱氯降解，菲经过厌氧发酵转化，体系检出乙酸、丙酸等挥发性脂肪酸代谢中间产物，同时检测到甲烷气体生成，证实厌氧微生物介导污染物降解过程。
微宇宙体系内富集得到脱卤功能菌、产甲烷古菌等功能微生物，证明博清生物三气培养箱构建的厌氧环境适合环境样本来源复合厌氧菌群生长繁殖，能够还原地下水‑底泥原位厌氧降解过程。
（三）设备在厌氧降解实验中的应用优势
1、灵活的气体模拟能力：可快速切换严格厌氧、缺氧、微氧条件，同一台设备即可开展厌氧‑缺氧‑好氧对比实验，便于研究不同氧化还原电位下有机污染物转化路径，便于解析氧化还原条件对降解菌群的调控机制。
2、参数长期可追溯：设备实时记录温度、氧气、二氧化碳运行数据，支持数据导出，满足环境科学实验原始记录溯源要求，降低长期实验的异常风险。
3、操作便捷，降低实验损耗：相比于厌氧手套箱，微宇宙血清瓶可直接放入箱体培养，取样操作流程简化，减少反复转移样本带来的氧气侵入，降低专性厌氧微生物失活概率。
三、讨论
有机污染物的厌氧生物降解高度依赖稳定的无氧环境，微量氧气即可抑制脱卤呼吸菌、产甲烷菌等专性厌氧菌代谢活性，造成降解停滞，带来实验误差。传统厌氧罐只能实现批次密封，无法进行长时间连续取样观测；厌氧手套箱成本高，操作繁琐，不适合大批量微宇宙样本同步培养。
博清生物三气培养箱依靠闭环式三气动态配比技术，精准控制腔体内氧分压，模拟土壤‑地下水系统原位厌氧环境，不仅可以开展污染物降解动力学实验，还可以用于厌氧降解菌群富集驯化、功能菌株分离纯化、电子供体/受体强化修复模拟等多类型环境科学实验。同时，设备可调节不同CO₂浓度，模拟碳酸盐缓冲环境，还原地下水原位pH缓冲条件，更贴近真实污染场地的环境特征。
在实际环境研究中，可利用该设备开展多梯度温度、氧分压平行实验，解析环境因子对有机污染物厌氧降解的影响，为污染场地生物修复工艺参数优化提供实验室依据。需要注意，三气培养箱属于箱体整体环境控制设备，血清瓶等反应容器仍需要提前完成预除氧操作，双重视保障体系严格厌氧条件。
博清生物科技（南京）有限公司研发的三气培养箱可以稳定构建严格厌氧培养环境，温度、气体组分控制精度高，抗操作扰动能力强，适合周期较长的有机污染物厌氧降解微宇宙模拟实验。在本实验条件下，基于该平台成功实现底泥源厌氧微生物对菲、三氯乙烯的厌氧转化，可准确获得降解动力学数据与代谢产物特征。该设备弥补传统厌氧培养装置的短板，能够广泛应用于持久性有机污染物、新污染物的厌氧归趋研究、降解菌群筛选、污染场地生物修复潜力评估等环境科学研究场景，为环境微生物厌氧实验提供稳定可靠的硬件平台。
