近年来，部分水解性聚丙烯酰胺(PAM)在油田 采油生产中己得到大规模应用.聚合物驱油开始于 20世纪50年代末，一般采用水溶性高分子的聚丙 烯酰胺(PAM)通过注水井注入地下，提高原油采收 率.但随着聚合物驱溶液的注入，使采出水中含有聚 合物而粘度高，水中油滴及固体悬浮物的乳化稳定 性强，进而导致油、水分离和含油污水处理的难度加 大;而且利用水驱常规污水处理工艺处理含聚污水 难以达到回注原地层的水质要求，所以需要大量低 矿化度的清水用来配制聚合物驱溶液，从而也使原 注水■污水系统平衡被破坏.过去，一般认为聚丙烯 酰胺对微生物具有毒性，有关聚丙烯酰胺的生物降 解研究在国内外仅有少量的文献报道1 K 4].

1材料与方法聚丙烯酰胺生物降解研究

1. 1实验材料

本实验所采用大庆油田聚合物驱采油用聚丙烯 酰胺，分子量在20000 000以上.实验废水为人工配 制废水，主要成分 CaCl2: 0. 109g，NaCl: 0. 070g， Na2S〇4: 0. 072g，蒸馏水1 000mL，凡未加说明者均

为人工配制废水.

1. 2浊度法检测聚丙烯酰胺浓度

氯酸钠发生化学反应生产不溶性的氯酸钠，使溶液 变得浑浊.在一定条件下，其浊度值与聚丙烯酰胺浓 度成比例，具有线性关系.它可由分光光度计或浊度 计测定.

(2)实验仪器及试剂755B型分光光度计，聚 丙烯酰胺，次氯酸钠，醋酸，蒸馏水.

(3)实验方法将一定浓度的适量聚丙烯酰胺 样品移入100mL带塞三角瓶中，然后按照实验要求 的药剂配比，加入浓度为5mol/L的醋酸溶液，轻轻 摇匀.静止1~ 2min后按照配比加入质量浓度为 1. 31%的次氯酸钠溶液并摇匀.待沉淀反应完成后， 溶液浑浊，用755B型分光光度计在波长为470nm， 2cm比色皿中测其吸光度.实验采用的聚丙烯酰胺 溶液浓度在150~ 300mg/L之间.当配比为1: 2 2 时，呈直线关系的聚丙烯酰胺浓度范围为20~ 400mg/L，因此使用药物配比1: 2: 2.

标准曲线如图1所示.

1.3锰过氧化物酶活性测定方法

锰过氧化物MnP活性的测定，试剂A:琥珀酸

收稿日期：200+12~19;修订日期：2005^03~28

基金项目：中国科学院知识仓撕工程项目（KSCX2~SW-114)

^1、实验原理聚丙烯酰胺在酸性溶液中与次shing*通讯联系人，“咖dp@cib.ac.cnp://wwxnkUet

作者简介：韩昌福（1978〜），男，硕士研究生，主要研究方向为废水生 物处理.

納 60mmol/L,乳酸納 60mmol/L,酉分红 0. 12 mmol/L, MnSO4 0■ 12mmol/L,明胶 3.6mg/mL, pH= 4. 5;试剂 B: 6mmol/L H2O2 溶液.3mL 反应液 包含2. 5mL试剂A、0. 5mL发酵液或稀释液、50UL

72h后检测出水中聚丙烯酰胺的浓度，聚丙烯酰胺生物降解研究，数据连续采 集8次以上.

2结果与讨论 

试剂B,于30°C反应2min后加入5mol/L的NaOH 2. 1葡萄糖加入量对降解效果的影响

100UL,终止反应，测610nm波长下的吸光度变化.在实验中，采用3个平行实验，分别加入葡萄糖

一个酶活单位(U)定义为每min氧化酚红1Umol产的量为0, 2, 5g/ L.从图2可以得出，葡萄糖的加入

物所需的酶量.酚红的摩尔吸光系数8= 4460量对降解效果的影响没有在降解效率上得到反映. 

 

Fig. 2 Effect of glucose amount on degradation of PAM

2.2 pH对降解效果的影响

在实验中，进行了 4个平行实验•分别调溶液 pH为4, 5, 6, 7•结果表明，在pH= 6时菌种的降解 能力最佳(图3).

L/ ( mol* cm).

 

裳

 

取样号

图3 pH对PAM降解的影响

Fig. 3 Effect of pH on degradation of PAM

1.4降解菌的活化与驯化

基础培养基：葡萄糖2g/L;酒石酸铵0. 2g/L; 苯甲醇 0.54g/L; MgSO4 0.71g/L; KH2PO4 2.56 g/L;VB1 0.001 g/L;邻苯二甲酸缓冲液 10mmol/L; 微量元素液70mL;调pH= 6〜6. 5.

微量兀素液：胺基乙酸0. 6g/L; MnSO4* H2O 0. 5g/L; NaCl 1g/L; CaCl • 2H2O 1.56g/L; CuSO4.5H2O 0.1g/L; AlK(SO4)2. 12H2O 0.01 g/L; HBO3 0.01g/L; Na2MoO4.2H2O0.01g/L•培 养条件:35°C 150r/min摇床培养.菌种来源:实验室 保存黄孢原毛平革菌菌种.

(1)菌种的活化及功能驯化将黄孢原毛平革 菌接入50mL三角瓶中，加入20mL基础培养基， 10mL 100mg/L水溶性聚丙烯酰胺(PAM), 35°C恒 温摇床上振荡培养•每24h倒出10mL上层清液，然 后加入10mL 100mg/L PAM液•实验持续7d之后， 将适量菌液转移到250mL三角瓶中（含50mL基础 培养基，150mL 100mg/L PAM 液).3d 后，每 24h 倒出上层清液50mL,换入新100mg/ L PAM液 50mL•此过程持续时间为21d.

(2)降解实验降解培养基（g/L):酒石酸铵 0■ 2,苯甲醇0. 54, MgSO4 0. 71, KH2PO4 2. 56, VB1 0■ 001,微量元素液70mL,调pH= 6〜6. 5.

降解实验采用序批式方式•在250mL三角瓶中 加入200mg/L PAM 150mL,按照2: 100的体积比

2. 3 Mn2+对降解效果的影响

接种到200mg/L的PAM溶液中•恒温35 培养物酶具有关键作用的论瞧。

在微生物生长培养阶段,Mn2+对微生物没有明 显的促进作用•在后续生物降解阶段,在添加Mn2+ 浓度为0. 017 5g/ L时微生物降解能力具有相对的 优势，而未添加Mn2+和添加0.0350g/L Mn2+的平 行实验组的生物降解能力却相对较低（图4),究其 原因为Mn2+可以促进微生物产生催化PAM降解 的生物酶，产酶的量和Mn2+有着一定的量的关 系[5].Mn2+浓度在0.017 5g/L时，微生物产酶活性 达到了一个相对较高的水平，而在添加了浓度为 0. 035 0g/L的实验组产酶能力相反有所下降，可能 是Mn2+在这个浓度已经抑制了 PAM降解酶的生 产•这和有关文献[5]指出Mn2+对微生物产过氧化

 

图4 Mn2+浓度对PAM降解的影响 Fig. 4 Effect of M n2+ concentration on degradation of PAM

2.4氮对降解效果的影响

在氮的浓度为0. 2g/L的时候，出现相对较高 的生物降解率并且稳定在45%左右（图5).究其原 因是在限氮的条件下，菌体产生了可以催化降解聚 丙烯酰胺的生物酶.在氮浓度为0. 2g/L时,聚丙烯酰胺生物降解研究，酶的相 对产量较高.在氮的浓度相对较高（0.3g/L)时，氮 已经对菌体不构成限制或构成不完全限制,特种催

化酶的产量已经相对下降,表现为降解率的下降.

 

图5氮浓度对PAM降解的影响

Fig. 5 Effect of N concentration on degradation of PAM

2.5降解时间对降解效果的影响

在未添加菌体的空白实验中，PAM的浓度几乎 没有发生变化.从图6可以看出，在降解实验中，经 过72h停留时间之后，微生物降解PAM基本达到 平衡.平均降解效率在50%左右.

 

Fig. 6 Effect of degradation time on degradation of PAM

的溶液中，PAM对微生物产生的生物抗性较低，因 此微生物只需要分泌相对较少量催化酶即可降解 PAM以满足细菌代谢需要.当溶液中PAM的浓度 升高的时候,PAM的生物抗性因子得以加强，微生 物释放少量的催化酶已经无法满足细胞代谢的需 要，因此，作为一个反馈，生物酶的活性得以加强.

 

3结论

(1)在限氮条件（NH+ = 0.2g/L)下，菌体产生 了可以催化降解聚丙烯酰胺的生物酶，聚丙烯酰胺生物降解研究，并且，酶的相 对产量较高.

(2)Mn2+可以促进微生物产生催化PAM降解 的生物酶，产酶的量和Mn2+有着一定的量的关系. Mn2+= 0.017 5g/L时，微生物产酶活性达到了一 个相对较高的水平.

(3)作为一种稳定的高分子聚合材料，聚丙烯酰 胺有着极强的生物抗性，即使是已经被降解为小分 子的聚丙烯酰胺依然有着这一特征，聚丙烯酰胺的 生物降解率达到50%.