一株聚丙烯酰胺降解菌降解聚丙烯酰胺及原油性能研究,聚丙烯酰胺是一種線性共聚的高分子化合物，具有水溶性，水溶液中分子呈線團狀.因其 具有優良的増稠、絮凝、沉降、過濾、増粘、助留、凈化等功能，因而在石油、造紙、水處理、紡織等 行業中得到了廣泛的應用.尤其是在油田3次采油中，聚丙烯酰胺水溶液被用來作為驅油劑注 入油層，使具有較大粘度的原油（成分主要為飽和烴、芳烴、膠質及瀝青質）與水之間流度比下 降，減弱水的粘性指進，從而提高原油采收率[1].聚丙烯酰胺驅油的采出液中，不僅含有原油， 而且還含有聚丙烯酰胺.如何對這兩種成分尤其是對難以降解的聚丙烯酰胺進行有效分解，減 少環境污染帶來的壓力，是油田在聚丙烯酰胺驅油中非常關注的問題[2].

微生物降解聚丙烯酰胺的相關報道很少[3].對于原油的微生物降解己有報道[4].本文從大 慶油田聚丙烯酰胺驅油采出液中篩選出了一株聚丙烯酰胺降解菌，并首次對降解產物進行了

6期李蔚等:一株聚丙烯酰胺降解菌降解聚丙烯酰胺及原油性能研宄1117

初步分析，同時對微生物降解原油的性能也進行了分析.目前，國內較大的油田如大慶油田、勝 利油田等都開展了聚丙烯酰胺驅油的礦場應用;其中，大慶油田每年的聚丙烯酰胺用量為(6~ 7) x l〇4 t，増產原油lOOOx l〇4 t.因而，該課題的研究無論對采油還是消除污染都具有積極的 意義.

1材料和方法

1.1菌種來源、實驗材料及培養基

菌種來自油田聚丙烯酰胺驅油產出液、石油化工廠排污池污水.

實驗用原油為大慶油田采油一廠聯合站脫水、脫氣原油，45 °C下粘度為42.1 mPa#s.聚丙 烯酰胺聚合物，相對分子量1500x 1〇4,水解度25.4%，固含量89. 8%，大慶油田助劑廠生產;聚 丙烯酰胺水溶液，質量分數為0 6%，無菌蒸餾水配制.

富集培養基(g#L-1):聚丙烯酰胺 3,原油 1，NaCl 0.5，（NH4)2S〇4 0.1，MgS〇4#7H2〇 0.025， NaN〇3 0■ 2, Na^POt 0.5, K2HP〇4# 3H2〇 1.0; pH 值自然.

平板培養基（g#L-1):聚丙烯酰胺 3，NaCl0.5,（NH4)2S〇4 0■ 1，MgS〇4#7H2〇 0.025, NaN〇3 0. 2, NaH2PO4 0. 5, K2HPO4 #3壓0 1.0,瓊脂 2; pH 值 7. 2~ 7. 4.

斜面培養基(g#L-1):蛋白胨0.6，NaCl 0.5,酵母膏0.2,瓊脂2;pH值7.2~ 7.4.

1.2菌種分離及鑒定

一株聚丙烯酰胺降解菌降解聚丙烯酰胺及原油性能研究,將適量產出液或污水接種于富集培養基中，置于45°C、80~ 100r#min-1的搖床培養7~ 14 d，每天取樣，對培養液進行分析并涂聚丙烯酰胺平板，分離菌種，按《簡明第八版伯杰氏細菌鑒 定手冊》進行菌種鑒定.經過鑒定，所篩選的細菌為桿狀，革蘭氏陰性菌，生理生化分析確定為 假單胞菌屬菌株，命名為PD1.

1.3分析方法

原油全烴組分分析采用氣相色譜分析法.色譜柱采用交聯毛細色譜柱，直徑0. 25~ 0. 30 mm，長30~ 50m，柱溫120~ 340°C，程序升溫5°C#min、汽化室和檢測器溫度350°C，載氣為 N2,流量為1 mL#min、分流比50: 1，氫氣流量60mL#min、空氣流量500mL#min 1[5].

原油飽和烴、芳烴分析采用色洛質譜聯用分析法.美國Finnigan公司TSQ7000色-質聯 用儀.色譜條件:5石英毛細柱(60mx 0. 25 mm x 0. 25 Lm).升溫程序為:60 °C恒溫1 min;從 60°C升溫到220°C升溫速率為8 °C/min;從220°C升溫到300°C升溫速率為2 °C/min;在300°C恒 溫25 min.載氣用He，氣化室溫度為300 °C.質譜條件:傳輸線溫度280 °C，EI源(70 eV).全掃描 方式檢測.

粘度測定使用Hakk—Bush粘度儀.條件:恒溫水浴45 °C，轉子轉速6 r#min 1.

聚丙烯酰胺降解產物分析采用紅外光譜法，取純化干粉適量，KBr壓片，UR^ 10紅外光譜儀 進行分析[6].

聚丙烯酰胺相對分子量采用十八角度激光光散射儀進行分析[7].

2一株聚丙烯酰胺降解菌降解聚丙烯酰胺及原油性能研究,結果與分析

2 . 1菌種對原油烷烴的作用

菌種作用前后，原油成分中正構烷烴全烴分析結果 見表L 

表1細菌作用前后原油全烴色譜分析參數

Table 1 Chromatogram analysis of fermented crude oil by bacteria

編號樣品Pr/ nCnPh/nC18PrPPhE 0-1/ E C+2(C212 ^*22 )/( C28 2 C29 )

1未作用原油0. 210. 1711230 811 48

2菌種作用后原油0. 320. 241.311. 112. 00

表1中，正構烷烴“EC2_i/EC2+2和(C21+ C22)/(C28+ C29)”是描述油氣運移的參數,在烷烴 參數中確定C21以前為輕組分,C22以后為重組分，如果EC21/ EC22和(C21+ C22)/(C28+ C29)的比 值增加，表明菌種作用后原油的輕組份增加;姥鮫烷Pr/nC17、植烷Ph/nCi8是衡量生物降解原油

的參數，生油學常把Pr/nCi7、Ph/nCi8兩個比值作為生物降解原油因子的重要指標，可判別原油

 

圖1菌種PD^l作用后原油飽和烴色質分析圖

Fig. 1 Chromatogram analysis of fermented crude oil on saturated hydrocarbon by strain PI2 1

降解的程度.從表1可以看出，菌種作用后， 姥鮫烷Pr/nC17、植烷Ph/nC18的比值均增大， 表明原油在微生物作用下降解，發生了氧化 還原反應.EC21/ EC22 和（C21 2 C22 ) / ( C28 2 C29)的比值增加，表明菌種作用后原油中的 輕組份相對增加，重組分相對減少，原油的 烴組分發生了變化.

2.2菌種作用前后原油飽和烴、芳烴成分變 化分析

對菌種PI21作用前后原油成分中的飽 和烴、芳烴變化情況進行了對比分析，實驗 結果見圖1、.

 

結果表明，菌種作用后原油中的飽和 烴發生了氧化反應，一株聚丙烯酰胺降解菌降解聚丙烯酰胺及原油性能研究,在保留時間438 min產 生了丙酸(CH3CH2COOH)、在保留時間373 min產生了十八碳二烯酸(C17H31COOH)、保 留時間328 min產生了十六烷酸 (C15H31COOH);原油中的芳烴成分,在保留 時間868min生成了環己二烯1、二酮，在 保留時間898 min出現了 3-2產烷生物, 在保留時間978 min產生了苯酚

(C6H5OH).圖2菌種PD~1作用后原油芳烴色質分析圖

2 3菌種對聚丙烯酰胺的降角軍Fig. 2 Chromatogram analysis of fermented crude oil on aromatic hydro-

2.3. 1微生物對聚丙烯酰胺溶液粘度的carbonby啦腿肌1

影響將聚丙烯酰胺配置成5⑴mg#L2 1的溶液，加入1%菌液，靜止培養，一株聚丙烯酰胺降解菌降解聚丙烯酰胺及原油性能研究,利用HAH BUSH粘 度計定期測定溶液粘度.結果表明（表2)，所篩選的菌種PI21能在聚丙烯酰胺存在的條件下 生長，并以聚丙烯酰胺為有機營養源，將高分子結構破壞，導致聚丙烯酰胺溶液粘度下降.由于 微生物的降解作用，30d后,將聚丙烯酰胺溶液的粘度由初始的18. 6mPa#s降解為1. 0mPa#s.

 

有比較強的吸收峰（圖7);微生物作用

后,VC-N在1413.82 cm-1處的吸收峰消 失，而在2856.08 cm-1新出現一個較強 的吸收峰（圖8),為羰基上一OH的吸收 值,說明聚丙烯酰胺分子中有羧酸根基 團的生成，聚合物分子被氧化.

3結論

U所篩選的菌株PI-1能夠對原油圖8加微生物的聚合物紅外光譜圖

進行降解，導致原油族組成成分發生變Fig• 8 Infrared spectra analysis of t he polym er after i s treatment by bact eria

化,飽和烴、芳烴發生氧化；原油中輕組

分、重組分比例相對變化，輕組分增加，重組分減少，全烴分布曲線向輕組分方向移動.

2)所篩選的菌株PI>1能夠以聚丙烯酰胺為有機營養源,進行生長繁殖，最高菌數能夠達 到4. 1 @ 1〇5個#mL-^在細菌的作用下，聚丙烯酰胺結構受到破壞，分子量降低,并且發生氧化 反應.3)聚丙烯酰胺降解菌在油田污染方面具有很好的應用前景,有待于進行更細致的研究工 作;同時，應該進一步探索這類細菌在油田驅油領域的應用及效果.