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硫酸盐还原菌多相分类系统与综合防治方法研究

陈悟  
【摘要】: 硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria SRB)是研究较多的最重要工程菌种之一,特别是它对金属的腐蚀,人们从它对金属的腐蚀机理到对它各种各样的防治方法。但是,它对金属输水、输油和输气管道的腐蚀一直以来还没有很好的解决。本论文以油田回注水系统中的硫酸盐还原菌为研究对象,按照不同回注水水源进行硫酸盐还原菌的富集、分离和纯化,得到四株各具特点的SRB。按照经典的细菌分类方法、化学分类方法和分子生物学分类方法对这四株菌进行多相分类系统的研究。 菌株CW-01来自文二联联合处理站内沉降池污泥,兼性厌氧、革兰氏阳性、有极生鞭毛、直或弯曲的短杆状,能产孢子。生长pH范围为2.8~11,最佳生长pH为5~6.5,最佳生长盐度为1.3%,最佳生长温度37℃,在15~50℃下培养基中均能使测试瓶有黑色沉淀产生。菌株CW-02来自于油田联合污水处理站里的地面污水,兼性厌氧,能在pH为2.8酸性培养基中生长,耐受最高矿化度为30.0g/L,最高生长温度为48℃,可利用苯环化合物为唯一碳源生长。菌株CW-03取自于4000多米深原油井的原油分离水中,严格厌氧,不耐酸,能够在68℃的温度下生长,可利用较短碳链的有机化合物。两株菌都是直或弯的杆状,革兰氏阳性,有极生鞭毛,产孢子。 从油田回注水系统加压泵后的管道管壁生物膜垢里分离得到的一株嗜热、嗜酸、异养型硫酸盐还原菌,编号为CW-04。该菌株兼性厌氧、革兰氏阳性、有极生鞭毛、直或弯曲的短杆状,能产孢子,最佳生长温度47℃,在20~63℃下培养基中均能使测试瓶有黑色沉淀产生,生长pH范围为3.7~10,最佳生长pH为6~6.5,最佳生长盐度为0.7%。几株菌都能够在H2+醋酸盐、甲酸盐、乙酸盐、丙酸盐、乳酸盐、丙酮酸盐和乙醇等电子供体中生长,也能够利用葡萄糖、果糖和简单的氨基酸作为唯一碳源生长;能够在硫酸钠、硫代硫酸钠、亚硫酸钠等电子受体中生长,但是不能利用硝酸盐和硫磺。 四株菌都含有细胞色素C3,脂肪酸成分分析表明供试菌株CW-03含有95%以上的饱和脂肪酸,不饱和脂肪酸仅占极少量;其饱和脂肪酸组成以反异式十五碳饱和脂肪酸(31.39%),异式十六碳饱和脂肪酸(17.85),环式十七碳饱和脂肪酸(12.01)。按照文献[192~195]所报道的几种硫酸盐还原菌的成分特性,该菌株为脱硫肠状菌或者脱硫弧状菌中的一种。 通过16s rDNA测序以及系列比对分析:菌株CW-01、CW-02、CW-04属于细菌界(Bacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、梭菌纲(Clostridia)、梭菌目(Clostridiales)、蛋白胨链球菌科(Peptococcaceae)、脱硫肠状菌属(Desulfotomaculum),与该属中的种Desulfotomaculum aeronauticumd相似性达到99%。菌株CW-03通过多重序列比对属于细菌界(Bacteria),厚壁菌门(Firmicutes),梭菌纲(Clostridia),梭菌目(Clostridiales),蛋白胨链球菌科(Peptococcaceae),脱硫肠状菌属(Desulfotomaculum)与该属中的种Desulfotomaculum nigrificans和Desulfotomaculum aeronauticumd相似性达到98%。但是,从系统发育分析方法菌株CW-03属于古细菌界,与古细菌界的古生球菌属进化距离较近。 本论文还从腐蚀防治的角度研究了这几株菌的腐蚀特性和生长特性,并研究了一套针对油田回注水体系的抑制硫酸盐还原菌生长的综合方法:复配了三种多功能化学药剂,并对它们进行了配伍性和安全性评价;筛选了几株能够抑制硫酸盐还原菌生长的细菌,通过诱变、驯化、混合后直接加到油田回注水系统中,能够抑制SRB的生长;研究了硫酸盐还原菌的物理杀菌及抑制方法。根据研究结果,总结出应用于油田回注水系统的有效的综合防治方法。


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