噴氣燃料中微生物污染危害研究概述

李 鵬，熊 云，陳 然

（1. 后勤工程學(xué)院，重慶 401311； 2. 駐中石油大連石化公司軍代室， 遼寧 大連 116033）

噴氣燃料中微生物污染危害研究概述

李 鵬1，熊 云1，陳 然2

（1. 后勤工程學(xué)院，重慶 401311； 2. 駐中石油大連石化公司軍代室， 遼寧 大連 116033）

噴氣燃料中存在大量不同種類的微生物，在適宜的環(huán)境條件下，存在微生物污染的可能性。微生物污染能夠引起燃油過(guò)濾器阻塞，導(dǎo)致腐蝕，增加飛機(jī)、儲(chǔ)罐的維修成本。隨著飛機(jī)中各種設(shè)備儀器精密程度的不斷提高，飛機(jī)對(duì)于噴氣燃料質(zhì)量的要求越來(lái)越高，噴氣燃料中微生物污染對(duì)于飛機(jī)飛行安全的影響也越來(lái)越重要。由于噴氣燃料中不可避免的會(huì)存在一定數(shù)量的微生物，了解微生物來(lái)源、明白其危害，降低其污染程度的研究顯得尤為重要。介紹了微生物的來(lái)源，論證了其大量生長(zhǎng)繁殖的可能性，并從微生物污染對(duì)噴氣燃料性質(zhì)的影響來(lái)說(shuō)明了其危害性，最后簡(jiǎn)單介紹了噴氣燃料微生物污染的防治措施，希望能夠引起油料工作者的重視。

噴氣燃料；微生物污染 ；危害； 防治措施

早在 1895 年人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)噴氣燃料中有微生物存在，但是由于當(dāng)時(shí)飛機(jī)中設(shè)備設(shè)施精密程度不高，與噴氣燃料中各種微量元素存在導(dǎo)致的噴氣燃料腐蝕性及其外來(lái)雜質(zhì)、水分、噴氣燃料中自身組分對(duì)其儲(chǔ)存、使用過(guò)程中的物理、化學(xué)指標(biāo)變化而引起的一系列問(wèn)題相比[1]，微生物對(duì)其影響程度小，其危害性未得到足夠的重視。直到 1958 年美國(guó)空軍一架 B-52 轟炸機(jī)因微生物污染造成燃油過(guò)濾系統(tǒng)堵塞而導(dǎo)致其墜毀的事故發(fā)生后，噴氣燃料中微生物的污染才逐漸受到人們的重視，并對(duì)其展開(kāi)了一系列研究。

1 噴氣燃料中微生物來(lái)源

微生物是一切肉眼看不見(jiàn)或看不清的微小生物，它們個(gè)體微小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，種類繁多，通常要借助光學(xué)儀器才能看清楚。微生物包括細(xì)菌、病毒、真菌、和少數(shù)藻類等[2]。噴氣燃料中不可避免的有微生物存在?，F(xiàn)已查明鑒定的噴氣燃料中的微生物就有 200 多種[3]。郭玲玲等在噴氣燃料儲(chǔ)存罐底的每毫升油樣中共檢測(cè)出 3 688 個(gè)菌落,沉淀罐底油樣本中每毫升共檢測(cè)出 4 957 個(gè)菌落[4]。

噴氣燃料中微生物主要有兩種途徑。一是來(lái)源于周圍自然環(huán)境中。自然界中的微生物種類繁多，分布極廣，高至 1.2 萬(wàn) m 的高空, 深至 1萬(wàn)米的海底中都有微生物存在?；覊m、空氣中就含有大量微生物。它們借助風(fēng)力四處傳播，只要遇到合適的生長(zhǎng)環(huán)境，就會(huì)大量生長(zhǎng)繁殖；二是噴氣燃料中本來(lái)含有的。研究人員從世界許多油田中都分離到了熱袍 菌 （ Thermotoga ） 和 熱 厭 氧 桿 菌（Thermoanerobacter）等同一類微生物[5]。1926 年，Edson S.Bastin[5]等首次提出油藏中可能有微生物生長(zhǎng)，他們通過(guò)對(duì)67個(gè)油田的微生物分析，發(fā)現(xiàn)硫酸鹽還原菌普遍存在于油藏環(huán)境； Belyaev[5]等從地底1675 m 處的油田中分離到一株新的甲烷桿菌；2002年，Brakstad 等通過(guò)對(duì)北海油田中分離出的微生物進(jìn)行 16SrDNA 基因序列分析，發(fā)現(xiàn)了嗜熱菌和屬于水桿菌屬的中溫菌[5]。

2 噴氣燃料中微生物存在大量生長(zhǎng)繁殖的可能性

不論是儲(chǔ)存中的噴氣燃料還是飛機(jī)燃油箱中的噴氣燃料都能夠提供微生物生長(zhǎng)繁殖所需要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和生長(zhǎng)載體。

2.1 水分

水分的存在是微生物生長(zhǎng)的重要條件[6]。Hill, E.C. and Hill[7]證實(shí)了 1mL 燃料中只要存在 1%的水分就能滿足微生物的生長(zhǎng)和細(xì)胞代謝，甚至產(chǎn)生更多是水分。但是，噴氣燃料中總是有水的存在，關(guān)鍵問(wèn)題在于量的多與少[8]。噴氣燃料中的水有兩方面的來(lái)源。一方面是噴氣燃料本身具有一定的溶水性。如大慶油田生產(chǎn)的噴氣燃料在10 ℃時(shí)每100 kg可溶解 5.5 g 的水；在 30 ℃時(shí)每 100 kg 可溶解 11g的水。水在噴氣燃料中以溶解狀態(tài)、游離狀態(tài)、懸浮狀態(tài)存在[9]。噴氣燃料標(biāo)準(zhǔn)中要求不含有水，但是通常指的是游離水和懸浮水，噴氣燃料中的溶解水是無(wú)法除去的。在一定的條件下，三種形式的水是可以相互轉(zhuǎn)化的。當(dāng)溫度升高，噴氣燃料中烴類會(huì)溶解空氣中水或是噴氣燃料中的游離水和懸浮水；當(dāng)溫度降低時(shí)，超過(guò)飽和的水會(huì)從燃料中析出，析出的微小水粒懸浮于油中，形成懸浮水，水粒聚集成較大的顆粒，就會(huì)從油中沉降下來(lái)形成游離水。另一方面是外界混入的水。噴氣燃料在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和加注過(guò)程中都可能由于各種原因而混入水分。如環(huán)境溫度的改變 ,溫度降低使空氣中的水分凝結(jié)，落入噴氣燃料中，溫度升高使空氣中的水分更多的溶解在噴氣燃料中；操作上的一些問(wèn)題,例如在加注過(guò)程中，雨雪冰霜落入，輸油管線，槽車及裝油容器中殘留的水分等；貯油容器密封不良等。

由水造成燃油污染是常見(jiàn)的 ,且是極不容易防止和消除的[10]。燃料中的溶解水，隨著燃料中餾分的減輕、溫度的升高、芳香烴含量的增加，都會(huì)增加。

2.2 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)

儲(chǔ)存在油罐或者飛機(jī)油箱中的噴氣燃料的組分十分復(fù)雜。除了本身含有的烴類混合物外，還有來(lái)自添加劑 （如包含硫的阻聚劑等）、飛機(jī)燃油箱組成材料 （如腈橡膠、聚氨酯類物質(zhì)）、外界的灰塵、管道、儲(chǔ)罐脫落的鐵銹等導(dǎo)致的少量含硫、磷和氮化合物及微量金屬元素。微生物能夠利用噴氣燃料中烴類（主要是 C10～C13的烷烴）作為生長(zhǎng)所需的能源。含有少量的含硫、含磷和含氮化合物及其極微量金屬雜質(zhì)給微生物的生長(zhǎng)提供了必須的生長(zhǎng)因子[11]。Turner A．P．F．[12]認(rèn)為氮和鐵屑這些有限的營(yíng)養(yǎng)也能被微生物利用。Bento F．M．[13]在許多基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室研究中發(fā)現(xiàn)燃料中真菌的生長(zhǎng)可以依靠溶解在水相里的礦物質(zhì)鹽作為營(yíng)養(yǎng)物或者是溶解在儲(chǔ)罐排污水里的礦物質(zhì)鹽。

噴氣燃料能夠給微生物提供生長(zhǎng)所需的一切營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，只要有適宜的溫度、合適的酸堿度（pH 值）和必需的氣體環(huán)境，微生物就有可能在噴氣燃料中大量生長(zhǎng)繁殖。

3 噴氣燃料中微生物生長(zhǎng)繁殖的危害

為保證噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)在高空飛行時(shí)正常工作，避免飛行事故，噴氣燃料必須具備以下一些性質(zhì)：良好的燃燒性、適當(dāng)?shù)恼舭l(fā)性、低溫流動(dòng)性好、良好的潔凈度、較好的熱安定性和儲(chǔ)存安定性、良好的潤(rùn)滑性、無(wú)腐蝕性、良好的橡膠相溶性、良好的抗靜電著火性。

3.1 影響噴氣燃料的燃燒性和低溫流動(dòng)性

噴氣燃料中烷烴特別是正構(gòu)烷烴及其環(huán)烷烴燃燒極限寬，燃燒穩(wěn)定，在高空或推油門過(guò)猛時(shí)，使發(fā)動(dòng)機(jī)不易熄火，不易出現(xiàn)因間歇性熄火引起的喘振現(xiàn)象；在高空條件下，燃燒完全度高，生成積炭?jī)A向低。此外，在相同溫度下，芳香烴特別是苯的溶水性最強(qiáng)，環(huán)烷烴次之，烷烴最弱。對(duì)于噴氣燃料的燃燒性和低溫流動(dòng)性，烷烴的重要性不言而喻。但是，當(dāng)噴氣燃料中存在大量微生物生長(zhǎng)繁殖時(shí)，烷烴是最先被利用分解的對(duì)象。根據(jù) George[5]等的研究表明，芳香烴抗生物分解能力強(qiáng)于烷烴，環(huán)烷烴、支鏈烷烴又強(qiáng)于直鏈烷烴。

3.2 影響噴氣燃料的潔凈度

微生物本身的大量生長(zhǎng)繁殖、微生物代謝產(chǎn)生的表面活性物質(zhì)、微生物對(duì)管線、儲(chǔ)油罐的腐蝕，導(dǎo)致的固體雜質(zhì)等，都會(huì)影響噴氣燃料的潔凈度。史承天[14]等在部分民用飛機(jī)的燃油箱內(nèi)、燃油系統(tǒng)的增加泵及附件的死油區(qū)、發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油濾上多次發(fā)現(xiàn)大量的類似懸浮物質(zhì)的乳白色或棕色膏狀物。通過(guò)多次化驗(yàn)證明這些懸浮物質(zhì)是一種叫酵母霉菌的微生物；劉海東[15]等對(duì)沈飛公司某架飛機(jī) 2#油箱底部燃油中發(fā)現(xiàn)的非金屬多余物，用上海訊捷華智公司人員采用航空燃油微生物污染測(cè)試儀檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)多余物是由微生物、微生物代謝物及其腐蝕產(chǎn)物凝結(jié)在一起形成的。袁祥波[16]等通過(guò) 18S r DNA 測(cè)序技術(shù)，對(duì)兩個(gè)油庫(kù)不同油罐中的噴氣燃料樣品進(jìn)行微生物檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)噴氣燃料中存在微生物Amorphotheca resinae ， 并 通 過(guò) 試 驗(yàn) 得 出Amorphotheca resinae 真菌能在噴氣燃料中生長(zhǎng)，會(huì)凈性。袁祥波[17]等通過(guò)對(duì)某油罐的絮狀懸浮物進(jìn)行形貌和EDX元素分析，發(fā)現(xiàn)絮狀懸浮是特征真菌菌絲、外界纖維、顆粒雜質(zhì)等共同參與的結(jié)果，其中特征真菌菌絲起到了重要的紐帶作用。它不僅本身產(chǎn)生懸浮物，還對(duì)懸浮物的生成起到促進(jìn)作用。通過(guò)對(duì)特征真菌在噴氣燃料中的生長(zhǎng)繁殖的分析，又發(fā)現(xiàn)其在噴氣燃料中代謝會(huì)產(chǎn)生表面活性物質(zhì)，導(dǎo)致噴氣燃料水分離指數(shù)降低。

3.2 影響噴氣燃料的熱安定性和儲(chǔ)存安定性

我們?cè)趯?duì)噴氣燃料噴氣燃料中微生物進(jìn)行分離培養(yǎng)時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)有微生物大量生長(zhǎng)繁殖的噴氣燃料顏色程度加深，有的嚴(yán)重的會(huì)變成灰色、棕色甚至黑色；殷鶴[18]等通過(guò)在只有噴氣燃料作為唯一碳源的培養(yǎng)基中，培養(yǎng)綠色木霉菌，發(fā)現(xiàn)綠色木霉菌能夠降低噴氣燃料的的表面張力及熱氧化安定性，加快銅片腐蝕速度。

3.2 影響噴氣燃料的腐蝕性

微生物本身的大量生長(zhǎng)在適合的生長(zhǎng)環(huán)境下，微生物能夠在油水界面上迅速繁殖，它們有的能產(chǎn)生有機(jī)酸，有的能將燃料中的硫化物轉(zhuǎn)化為元素硫及硫化氫等活性硫化物，使容器遭受腐蝕。趙升紅[19]等對(duì)某儲(chǔ)罐底部樣品進(jìn)行檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)有大量生長(zhǎng)繁殖的氧化硫硫桿菌，它代謝產(chǎn)生的硫酸能導(dǎo)致噴氣燃料銀片腐蝕不合格。王德巖[20]等發(fā)現(xiàn)硫酸鹽還原菌的大量繁殖與油品的腐蝕性有較大一致性，能夠使噴氣燃料的腐蝕性成幾何倍數(shù)增長(zhǎng)。。

微生物生長(zhǎng)繁殖除了能夠影響噴氣燃料的某些性質(zhì)，降低噴氣燃料的質(zhì)量，還能夠堵塞、損壞飛機(jī)精密的設(shè)備設(shè)施。微生物在噴氣燃料中能夠充當(dāng)導(dǎo)體，導(dǎo)致其介電常數(shù)發(fā)生變化，從而使電容式測(cè)量傳感器的精度性能下降，最后發(fā)生短路和失效[21]。1956 年，在馬來(lái)西亞就發(fā)現(xiàn)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油泵柱塞頭滑墊因貯油罐中噬硫酸鹽菌代謝產(chǎn)生的硫化氫混入油料而導(dǎo)致其腐蝕[22]。

4 噴氣燃料中微生物的防治措施

噴氣燃料中發(fā)生微生物污染，會(huì)影響油料的燃燒性、低溫流動(dòng)性、潔凈度和儲(chǔ)存安定性，加大油料的腐蝕性，還可能對(duì)飛機(jī)的飛行安全帶來(lái)威脅[23]。微生物在噴氣燃料中大量生長(zhǎng)繁殖，是有條件的，如果控制這些條件是能夠有效預(yù)防微生物污染的。預(yù)防微生物污染， 加強(qiáng)油料質(zhì)量管理是最佳辦法[24]。加強(qiáng)油料質(zhì)量管理，主要是加強(qiáng)對(duì)水分的控制、避免空氣中的灰塵及雜質(zhì)的侵入及定期對(duì)儲(chǔ)油系統(tǒng)進(jìn)行微生物檢測(cè)。此外，油罐內(nèi)壁和油箱內(nèi)壁凃 上燃料微生物的重要手段。

采取加強(qiáng)油料質(zhì)量管理等預(yù)防措施，有助于降低微生物污染的風(fēng)險(xiǎn)，降低損失，但是不能完全避免微生物的污染。如果發(fā)現(xiàn)噴氣燃料中有微生物污染，能夠采取的應(yīng)對(duì)措施只有物理和化學(xué)兩種抑菌滅菌方法[25]。

5 結(jié)束語(yǔ)

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，微生物大量繁殖不僅影響油品質(zhì)量,降低油品各種性能指標(biāo)，比如潔凈度，銀片腐蝕等，還會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)燃料供給系統(tǒng)儀表指示精度，阻塞飛機(jī)燃油系統(tǒng)等機(jī)械故障?？墒?，目前日常噴氣燃料的檢驗(yàn)項(xiàng)目中，無(wú)法有效檢測(cè)微生物污染情況，這不僅會(huì)忽視對(duì)微生物的管理，增加微生物污染的風(fēng)險(xiǎn)，還存在著將微生物污染的油品按照正常油品投入使用的問(wèn)題，增加飛機(jī)飛行隱患[26]。因此，研究關(guān)于噴氣燃料中微生物危害的消除方法，防止微生物大量繁殖、降低微生物污染危害，對(duì)確保噴氣燃料質(zhì)量安全，保證飛機(jī)飛行安全，具有重要意義。

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Research on Reducing Microbial Contamination’s Damage to Jet Fuel

LIpeng1, XIONG Yun1, CHEN Ran2
（1. Logistical Engineering University, Chongqing 401331, China；2. Military Representative Office ofpetroChina Dalianpetrochemical Company, Liaoning Dalian 116033, China）

There are a number of different types of microorganisms in aviation fuel. Under the appropriate environmental conditions, there is thepossibility of microbial contamination. Microorganisms growth can cause fuel filterplugging and corrosion to increase maintenance costs. As constantly upgrading to theprecision degree of variety instruments in aircrafts, requirements for jet fuel quality are increasingly high, effect of microbial contamination of jet fuel on aircraft flight safety is more and more important. It is very important to know the source of microorganisms, understand the harm and reduce thepollution degree of the jet fuel because of the unavoidable existence of a certain number of microorganisms. In thispaper, the origin of microbes was introduced, thepossibility of its growth and reproduction was discussed, the harmfulness of microbial contamination was analyzed, theprevention and control measures of microbial contamination wereput forward.

Aviation fuel; Microbial contamination;problems; Microbial contamination control

TE 624

： A

： 1671-0460（2017）02-0333-03

2016-09-18

李鵬（1991-），男，碩士研究生，研究方向：從事軍用油品應(yīng)用和油料節(jié)約方面研究。E-mail：750533922@qq.com。

熊云（1962-），男，教授，研究方向：主要從事軍用油品應(yīng)用和油料節(jié)約方面研究。E-mail：xy0000001@sina.com。