一株分離自輸油管線中的硫酸鹽還原菌生理生化特性及腐蝕行為研究

劉 黎，敬加強(qiáng)，謝俊峰，王 鵬

（1. 西南石油大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 四川 成都 610500； 2. 塔里木油田，新疆 塔里木 841000）

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一株分離自輸油管線中的硫酸鹽還原菌生理生化特性及腐蝕行為研究

劉 黎1，敬加強(qiáng)1，謝俊峰2，王 鵬2

（1. 西南石油大學(xué) 油氣藏地質(zhì)及開發(fā)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 四川 成都 610500； 2. 塔里木油田，新疆 塔里木 841000）

摘 要：從塔里木某輸油管線中分離出一株硫酸鹽還原菌（SRB），并對(duì)其生理生化特性及腐蝕行為進(jìn)行研究。結(jié)果表明：該株SRB在不同碳源培養(yǎng)基中生長(zhǎng)速率存在明顯差異，最適生長(zhǎng)溫度為35 ℃左右，最適pH 在7.5左右，最適NaCl濃度在0.5%左右；接菌溶液中Q235鋼片的腐蝕速率達(dá)到0.043 6 mm/a，遠(yuǎn)大于其在無(wú)菌溶液中的腐蝕速率。

關(guān) 鍵 詞：硫酸鹽還原菌；分離；腐蝕

據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，微生物（尤其是硫酸鹽還原菌）是造成輸油管線腐蝕的主要因素之一。大量實(shí)驗(yàn)證據(jù)結(jié)果表明，在油田注水系統(tǒng)中，SRB成群懸浮在水體中或成群附著在管壁上，其對(duì)金屬表面的去極化作用使管道和設(shè)備的腐蝕速率增加15倍［1］。王鳳平［2］等認(rèn)為當(dāng)輸油管線流速較慢時(shí)，細(xì)菌腐蝕或沉積物下的腐蝕會(huì)更加突出。

針對(duì)SRB是引起油田微生物腐蝕的主要因素，本實(shí)驗(yàn)從塔里木某輸油管線沉積物中分離得到一株SRB，著重從碳源、溫度、pH值和礦化度這幾個(gè)方面考察了該株SRB的限制性生長(zhǎng)因素，并對(duì)其腐蝕速率及形態(tài)進(jìn)行了研究。

1 SRB菌株的分離

1.1 SRB的富集

取5 g塔里木某輸油管線沉積的管垢加入到50 mL液體培養(yǎng)基中，35 ℃恒溫厭氧富集培養(yǎng)，直至培養(yǎng)基變黑［3］。每升培養(yǎng)基成分為：0.5 g Na2SO4，1.0 g NH4Cl，1.0 g CaCl2，0.5 g K2HPO4，2.0 g MgSO4?7H2O，5.8 g 60%乳酸鈉，1.0 g酵母粉，0.5 g半胱氨酸鹽酸鹽［4］。

1.2 SRB菌株分離

取1 mL已接菌的富集培養(yǎng)液進(jìn)行10倍梯度稀釋，涂布固體夾層平板，密封后放入35 ℃恒溫培養(yǎng)。當(dāng)夾層中出現(xiàn)黑色單菌落時(shí)，挑取單菌落到另一平板上劃線，最后將這些單菌落挑入液體培養(yǎng)基培養(yǎng)，取培養(yǎng)基中代謝最旺盛的菌株重復(fù)上述步驟，最終得到純SRB菌株［5］。

2 SRB菌株生理生化特性

2.1 實(shí)驗(yàn)方法

菌株生理生化鑒定方法參見(jiàn)《污染控制微生物學(xué)實(shí)驗(yàn)》［6］。實(shí)驗(yàn)從碳源、溫度、pH值和礦化度幾個(gè)方面考察該菌株限制性生長(zhǎng)因素。

碳源：SRB生長(zhǎng)代謝過(guò)程需要有機(jī)碳源［7］。本試驗(yàn)分別使用甲酸、乙酸、丙酸和乳酸鈉作為單一碳源，培養(yǎng)6 d后測(cè)定其OD605值。

溫度：將純培養(yǎng)SRB接種到厭氧管中，然后分別置于15、25、35、45和55 ℃的培養(yǎng)箱中恒溫培養(yǎng)，6 d后測(cè)定OD605值。

pH值：接種SRB到pH值為5.5、6.5、7.5、8.5 和9.5的培養(yǎng)基，6 d后測(cè)OD605值。

礦化度：將SRB分別接種到氯化鈉濃度為0.1%、0.5%、1%、2%、3%、4%和5%的培養(yǎng)液中，6 d后測(cè)OD605值。

2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

由圖1可以看出，該SRB菌株能以甲酸、乙酸、丙酸和乳酸鈉作為碳源進(jìn)行代謝活動(dòng)。其中乙酸為最適碳源，丙酸次之，對(duì)甲酸和乳酸鈉利用能力相對(duì)較差。

圖1 碳源對(duì)SRB生長(zhǎng)的影響Fig.1 Effect of carbon source on the growth of SRB

圖2實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，菌株在15～55 ℃范圍內(nèi)有著不同的生長(zhǎng)速率，其生長(zhǎng)的最適溫度為35 ℃左右。溫度在25 ℃以下，45 ℃以上時(shí)，該菌株生長(zhǎng)緩慢。

圖2 溫度對(duì)SRB生長(zhǎng)的影響Fig.2 Effect of temperature on the growth of SRB

由圖3結(jié)果表明，該菌株SRB在pH值為5.5～9.5范圍內(nèi)生長(zhǎng)速率不同，分離出的SRB是中性菌，其最適生長(zhǎng)pH在7.5左右。

由圖4可知，在氯化鈉濃度為0.1%～1%范圍內(nèi)培養(yǎng)基中的SRB生長(zhǎng)相對(duì)旺盛，當(dāng)氯化鈉濃度達(dá)5%時(shí)，細(xì)菌幾乎沒(méi)有生長(zhǎng)，可知該菌株不是嗜鹽菌［8］。

圖3 pH值對(duì)SRB生長(zhǎng)的影響Fig.3 Effect of pH value on the growth of SRB

圖4 礦化度對(duì)SRB生長(zhǎng)的影響Fig.4 Effect of salinity on the growth of SRB

3 腐蝕行為研究

將已預(yù)處理過(guò)的Q235滅菌鋼片分別放入接種SRB和滅菌（未接種SRB）的富集培養(yǎng)基中，采用三平行試驗(yàn)。表1為接有SRB和滅菌條件下，Q235鋼片在25 d后的腐蝕速率。腐蝕速率（mm·a-1）計(jì)算公式如下［9］：

式中：Mt—實(shí)驗(yàn)前掛片質(zhì)量，

M0—處理后掛片質(zhì)量，g；

S——掛片表面積，

T——掛片腐蝕時(shí)間。

圖5 去除腐蝕產(chǎn)物后Q235鋼表面形貌Fig.5 Corrosion morphology of Q235 steel after removing products

由表1中數(shù)據(jù)可以看出，在接菌環(huán)境下掛片腐蝕速率達(dá)到了0.043 6 mm/a，對(duì)比滅菌時(shí)的平均腐蝕速率，可以看出SRB的存在確實(shí)加速了鋼片的腐蝕。圖5為浸泡25 d后的Q235鋼表面腐蝕形貌，滅菌環(huán)境中圖5（a）鋼片表面發(fā)生不均勻腐蝕且腐蝕不明顯，而接菌環(huán)境下圖5（b）鋼片表面腐蝕明顯，且點(diǎn)蝕坑布滿試樣整個(gè)表面。通過(guò)對(duì)腐蝕掛片的形貌分析對(duì)比，可以看出在SRB參與作用下鋼片會(huì)加速局部點(diǎn)蝕［10］。

表1 接菌和滅菌條件下掛片的腐蝕速率Table 1 Corrosion rate of coupon under SRB and sterile mediums　 　 mm/a

4 結(jié) 論

（1）從塔里木某輸油管線中分離出一株SRB菌株，通過(guò)對(duì)該SRB菌株生理生化特征研究，表明該株SRB的最適碳源為乙酸，最適生長(zhǎng)溫度為35℃左右，最適宜pH在7.5左右，最適礦化度在0.5%左右。

（2）接種該菌株SRB的掛片腐蝕速率達(dá)到0.436 mm/a，是滅菌溶液中鋼片腐蝕速率3倍左右。

（3）對(duì)比腐蝕掛片的形貌，可以看出在SRB參與作用下鋼片會(huì)加速局部點(diǎn)蝕。

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Study on Physiological and Biochemical Characteristics and Corrosion Behavior of Sulfate Reducing Bacteria Isolated From Oil Pipeline

LIU Li1，JING Jia-qiang1，XIE Jun-feng2，WANG Peng2
（1. State Key Laboratory of Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation， Southwest Petroleum University， Sichuan Chengdu 610500， China； 2. Tarim Oil Field， Xinjiang Tarim 841000， China）

Abstract:A sulfate reducing bacteria （SRB） was isolated from a petroleum pipeline in Tarim. And its physiological and biochemical characteristics and corrosion behavior were studied. The results show that growth rate of the SRB strain has obvious difference in different carbon source culture mediums， the most suitable temperature for the growth of SRB is about 35 ℃， the optimal pH is about 7.5， the optimum concentration of NaCl is 0.5%； and the corrosion rate of Q235 steel in solution with SRB is 0.043 6 mm/a， which is much higher than that in the sterile solution.

Key words:Sulfate reducing bacteria； Isolation； Corrosion

中圖分類號(hào)：TE 832

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-0460（2016）02-263-02

收稿日期：2015-12-02

作者簡(jiǎn)介：劉黎（1990-），女，四川省達(dá)州市人，碩士，研究方向：管道微生物腐蝕。E-mail：1195192114@qq.com。

通訊作者：敬加強(qiáng)（1964-），男，博導(dǎo)，研究方向：油氣儲(chǔ)運(yùn)工程安全技術(shù)及理論研究研究。