一株聚丙烯酰胺降解菌降解聚丙烯酰胺及原油性能研究,聚丙烯酰胺是一种线性共聚的高分子化合物，具有水溶性，水溶液中分子呈线团状.因其 具有优良的増稠、絮凝、沉降、过滤、増粘、助留、净化等功能，因而在石油、造纸、水处理、纺织等 行业中得到了广泛的应用.尤其是在油田3次采油中，聚丙烯酰胺水溶液被用来作为驱油剂注 入油层，使具有较大粘度的原油（成分主要为饱和烃、芳烃、胶质及沥青质）与水之间流度比下 降，减弱水的粘性指进，从而提高原油采收率[1].聚丙烯酰胺驱油的采出液中，不仅含有原油， 而且还含有聚丙烯酰胺.如何对这两种成分尤其是对难以降解的聚丙烯酰胺进行有效分解，减 少环境污染带来的压力，是油田在聚丙烯酰胺驱油中非常关注的问题[2].

微生物降解聚丙烯酰胺的相关报道很少[3].对于原油的微生物降解己有报道[4].本文从大 庆油田聚丙烯酰胺驱油采出液中筛选出了一株聚丙烯酰胺降解菌，并首次对降解产物进行了

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，同时对微生物降解原油的性能也进行了分析.目前，国内较大的油田如大庆油田、胜 利油田等都开展了聚丙烯酰胺驱油的矿场应用;其中，大庆油田每年的聚丙烯酰胺用量为(6~ 7) x l〇4 t，増产原油lOOOx l〇4 t.因而，该课题的研究无论对采油还是消除污染都具有积极的 意义.

1材料和方法

1.1菌种来源、实验材料及培养基

菌种来自油田聚丙烯酰胺驱油产出液、石油化工厂排污池污水.

实验用原油为大庆油田采油一厂联合站脱水、脱气原油，45 °C下粘度为42.1 mPa#s.聚丙 烯酰胺聚合物，相对分子量1500x 1〇4,水解度25.4%，固含量89. 8%，大庆油田助剂厂生产;聚 丙烯酰胺水溶液，质量分数为0 6%，无菌蒸馏水配制.

富集培养基(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.

平板培养基（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压0 1.0,琼脂 2; pH 值 7. 2~ 7. 4.

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

1.2菌种分离及鉴定

一株聚丙烯酰胺降解菌降解聚丙烯酰胺及原油性能研究,将适量产出液或污水接种于富集培养基中，置于45°C、80~ 100r#min-1的摇床培养7~ 14 d，每天取样，对培养液进行分析并涂聚丙烯酰胺平板，分离菌种，按《简明第八版伯杰氏细菌鉴 定手册》进行菌种鉴定.经过鉴定，所筛选的细菌为杆状，革兰氏阴性菌，生理生化分析确定为 假单胞菌属菌株，命名为PD1.

1.3分析方法

原油全烃组分分析采用气相色谱分析法.色谱柱采用交联毛细色谱柱，直径0. 25~ 0. 30 mm，长30~ 50m，柱温120~ 340°C，程序升温5°C#min、汽化室和检测器温度350°C，载气为 N2,流量为1 mL#min、分流比50: 1，氢气流量60mL#min、空气流量500mL#min 1[5].

原油饱和烃、芳烃分析采用色洛质谱联用分析法.美国Finnigan公司TSQ7000色-质联 用仪.色谱条件:5石英毛细柱(60mx 0. 25 mm x 0. 25 Lm).升温程序为:60 °C恒温1 min;从 60°C升温到220°C升温速率为8 °C/min;从220°C升温到300°C升温速率为2 °C/min;在300°C恒 温25 min.载气用He，气化室温度为300 °C.质谱条件:传输线温度280 °C，EI源(70 eV).全扫描 方式检测.

粘度测定使用Hakk—Bush粘度仪.条件:恒温水浴45 °C，转子转速6 r#min 1.

聚丙烯酰胺降解产物分析采用红外光谱法，取纯化干粉适量，KBr压片，UR^ 10红外光谱仪 进行分析[6].

聚丙烯酰胺相对分子量采用十八角度激光光散射仪进行分析[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,结果与分析

2 . 1菌种对原油烷烃的作用

菌种作用前后，原油成分中正构烷烃全烃分析结果 见表L 

表1细菌作用前后原油全烃色谱分析参数

Table 1 Chromatogram analysis of fermented crude oil by bacteria

编号样品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菌种作用后原油0. 320. 241.311. 112. 00

表1中，正构烷烃“EC2_i/EC2+2和(C21+ C22)/(C28+ C29)”是描述油气运移的参数,在烷烃 参数中确定C21以前为轻组分,C22以后为重组分，如果EC21/ EC22和(C21+ C22)/(C28+ C29)的比 值增加，表明菌种作用后原油的轻组份增加;姥鲛烷Pr/nC17、植烷Ph/nCi8是衡量生物降解原油

的参数，生油学常把Pr/nCi7、Ph/nCi8两个比值作为生物降解原油因子的重要指标，可判别原油

 

图1菌种PD^l作用后原油饱和烃色质分析图

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

降解的程度.从表1可以看出，菌种作用后， 姥鲛烷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，发生了氧化 还原反应.EC21/ EC22 和（C21 2 C22 ) / ( C28 2 C29)的比值增加，表明菌种作用后原油中的 轻组份相对增加，重组分相对减少，原油的 烃组分发生了变化.

2.2菌种作用前后原油饱和烃、芳烃成分变 化分析

对菌种PI21作用前后原油成分中的饱 和烃、芳烃变化情况进行了对比分析，实验 结果见图1、.

 

结果表明，菌种作用后原油中的饱和 烃发生了氧化反应，一株聚丙烯酰胺降解菌降解聚丙烯酰胺及原油性能研究,在保留时间438 min产 生了丙酸(CH3CH2COOH)、在保留时间373 min产生了十八碳二烯酸(C17H31COOH)、保 留时间328 min产生了十六烷酸 (C15H31COOH);原油中的芳烃成分,在保留 时间868min生成了环己二烯1、二酮，在 保留时间898 min出现了 3-2产烷生物, 在保留时间978 min产生了苯酚

(C6H5OH).图2菌种PD~1作用后原油芳烃色质分析图

2 3菌种对聚丙烯酰胺的降角军Fig. 2 Chromatogram analysis of fermented crude oil on aromatic hydro-

2.3. 1微生物对聚丙烯酰胺溶液粘度的carbonby啦腿肌1

影响将聚丙烯酰胺配置成5⑴mg#L2 1的溶液，加入1%菌液，静止培养，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 度计定期测定溶液粘度.结果表明（表2)，所筛选的菌种PI21能在聚丙烯酰胺存在的条件下 生长，并以聚丙烯酰胺为有机营养源，将高分子结构破坏，导致聚丙烯酰胺溶液粘度下降.由于 微生物的降解作用，30d后,将聚丙烯酰胺溶液的粘度由初始的18. 6mPa#s降解为1. 0mPa#s.

 

有比较强的吸收峰（图7);微生物作用

后,VC-N在1413.82 cm-1处的吸收峰消 失，而在2856.08 cm-1新出现一个较强 的吸收峰（图8),为羰基上一OH的吸收 值,说明聚丙烯酰胺分子中有羧酸根基 团的生成，聚合物分子被氧化.

3结论

U所筛选的菌株PI-1能够对原油图8加微生物的聚合物红外光谱图

进行降解，导致原油族组成成分发生变Fig• 8 Infrared spectra analysis of t he polym er after i s treatment by bact eria

化,饱和烃、芳烃发生氧化；原油中轻组

分、重组分比例相对变化，轻组分增加，重组分减少，全烃分布曲线向轻组分方向移动.

2)所筛选的菌株PI>1能够以聚丙烯酰胺为有机营养源,进行生长繁殖，最高菌数能够达 到4. 1 @ 1〇5个#mL-^在细菌的作用下，聚丙烯酰胺结构受到破坏，分子量降低,并且发生氧化 反应.3)聚丙烯酰胺降解菌在油田污染方面具有很好的应用前景,有待于进行更细致的研究工 作;同时，应该进一步探索这类细菌在油田驱油领域的应用及效果.