一株分离自输油管线中的硫酸盐还原菌生理生化特性及腐蚀行为研究

刘 黎，敬加强，谢俊峰，王 鹏

（1. 西南石油大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室， 四川 成都 610500； 2. 塔里木油田，新疆 塔里木 841000）



一株分离自输油管线中的硫酸盐还原菌生理生化特性及腐蚀行为研究

刘 黎1，敬加强1，谢俊峰2，王 鹏2

（1. 西南石油大学 油气藏地质及开发工程国家重点实验室， 四川 成都 610500； 2. 塔里木油田，新疆 塔里木 841000）

摘 要：从塔里木某输油管线中分离出一株硫酸盐还原菌（SRB），并对其生理生化特性及腐蚀行为进行研究。结果表明：该株SRB在不同碳源培养基中生长速率存在明显差异，最适生长温度为35 ℃左右，最适pH 在7.5左右，最适NaCl浓度在0.5%左右；接菌溶液中Q235钢片的腐蚀速率达到0.043 6 mm/a，远大于其在无菌溶液中的腐蚀速率。

关 键 词：硫酸盐还原菌；分离；腐蚀

据相关调查显示，微生物（尤其是硫酸盐还原菌）是造成输油管线腐蚀的主要因素之一。大量实验证据结果表明，在油田注水系统中，SRB成群悬浮在水体中或成群附着在管壁上，其对金属表面的去极化作用使管道和设备的腐蚀速率增加15倍［1］。王凤平［2］等认为当输油管线流速较慢时，细菌腐蚀或沉积物下的腐蚀会更加突出。

针对SRB是引起油田微生物腐蚀的主要因素，本实验从塔里木某输油管线沉积物中分离得到一株SRB，着重从碳源、温度、pH值和矿化度这几个方面考察了该株SRB的限制性生长因素，并对其腐蚀速率及形态进行了研究。

1 SRB菌株的分离

1.1 SRB的富集

取5 g塔里木某输油管线沉积的管垢加入到50 mL液体培养基中，35 ℃恒温厌氧富集培养，直至培养基变黑［3］。每升培养基成分为：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%乳酸钠，1.0 g酵母粉，0.5 g半胱氨酸盐酸盐［4］。

1.2 SRB菌株分离

取1 mL已接菌的富集培养液进行10倍梯度稀释，涂布固体夹层平板，密封后放入35 ℃恒温培养。当夹层中出现黑色单菌落时，挑取单菌落到另一平板上划线，最后将这些单菌落挑入液体培养基培养，取培养基中代谢最旺盛的菌株重复上述步骤，最终得到纯SRB菌株［5］。

2 SRB菌株生理生化特性

2.1 实验方法

菌株生理生化鉴定方法参见《污染控制微生物学实验》［6］。实验从碳源、温度、pH值和矿化度几个方面考察该菌株限制性生长因素。

碳源：SRB生长代谢过程需要有机碳源［7］。本试验分别使用甲酸、乙酸、丙酸和乳酸钠作为单一碳源，培养6 d后测定其OD605值。

温度：将纯培养SRB接种到厌氧管中，然后分别置于15、25、35、45和55 ℃的培养箱中恒温培养，6 d后测定OD605值。

pH值：接种SRB到pH值为5.5、6.5、7.5、8.5 和9.5的培养基，6 d后测OD605值。

矿化度：将SRB分别接种到氯化钠浓度为0.1%、0.5%、1%、2%、3%、4%和5%的培养液中，6 d后测OD605值。

2.2 实验结果

由图1可以看出，该SRB菌株能以甲酸、乙酸、丙酸和乳酸钠作为碳源进行代谢活动。其中乙酸为最适碳源，丙酸次之，对甲酸和乳酸钠利用能力相对较差。

图1 碳源对SRB生长的影响Fig.1 Effect of carbon source on the growth of SRB

图2实验结果表明，菌株在15～55 ℃范围内有着不同的生长速率，其生长的最适温度为35 ℃左右。温度在25 ℃以下，45 ℃以上时，该菌株生长缓慢。

图2 温度对SRB生长的影响Fig.2 Effect of temperature on the growth of SRB

由图3结果表明，该菌株SRB在pH值为5.5～9.5范围内生长速率不同，分离出的SRB是中性菌，其最适生长pH在7.5左右。

由图4可知，在氯化钠浓度为0.1%～1%范围内培养基中的SRB生长相对旺盛，当氯化钠浓度达5%时，细菌几乎没有生长，可知该菌株不是嗜盐菌［8］。

图3 pH值对SRB生长的影响Fig.3 Effect of pH value on the growth of SRB

图4 矿化度对SRB生长的影响Fig.4 Effect of salinity on the growth of SRB

3 腐蚀行为研究

将已预处理过的Q235灭菌钢片分别放入接种SRB和灭菌（未接种SRB）的富集培养基中，采用三平行试验。表1为接有SRB和灭菌条件下，Q235钢片在25 d后的腐蚀速率。腐蚀速率（mm·a-1）计算公式如下［9］：

式中：Mt—实验前挂片质量，

M0—处理后挂片质量，g；

S——挂片表面积，

T——挂片腐蚀时间。

图5 去除腐蚀产物后Q235钢表面形貌Fig.5 Corrosion morphology of Q235 steel after removing products

由表1中数据可以看出，在接菌环境下挂片腐蚀速率达到了0.043 6 mm/a，对比灭菌时的平均腐蚀速率，可以看出SRB的存在确实加速了钢片的腐蚀。图5为浸泡25 d后的Q235钢表面腐蚀形貌，灭菌环境中图5（a）钢片表面发生不均匀腐蚀且腐蚀不明显，而接菌环境下图5（b）钢片表面腐蚀明显，且点蚀坑布满试样整个表面。通过对腐蚀挂片的形貌分析对比，可以看出在SRB参与作用下钢片会加速局部点蚀［10］。

表1 接菌和灭菌条件下挂片的腐蚀速率Table 1 Corrosion rate of coupon under SRB and sterile mediums　 　 mm/a

4 结 论

（1）从塔里木某输油管线中分离出一株SRB菌株，通过对该SRB菌株生理生化特征研究，表明该株SRB的最适碳源为乙酸，最适生长温度为35℃左右，最适宜pH在7.5左右，最适矿化度在0.5%左右。

（2）接种该菌株SRB的挂片腐蚀速率达到0.436 mm/a，是灭菌溶液中钢片腐蚀速率3倍左右。

（3）对比腐蚀挂片的形貌，可以看出在SRB参与作用下钢片会加速局部点蚀。

参考文献：

［1］Suickland L N.A case history of microbiologically influenced corrosion in the Lost Hills Oilfield［J］. Corrosion， 1996：297.

［2］王凤平， 康万利， 敬和民. 腐蚀电化学原理、方法及应用［M］. 北京：化学工业出版社， 2008.

［3］李连华，党志，李舒衡.硫酸盐还原菌的驯化培养及脱硫性能研究［J］.矿物岩石地球化学通报， 2005， 24（2）：144- 147.

［4］Liu F L，Zhang J， Sun C X， et al. The corrosion of two aluminium sacrificial anode alloys in SRB containing sea mud［J］. Corrosion Science，2014. 83：375-381.

［5］万里. 嗜热硫酸盐还原菌的分离鉴定及其生长抑制研究［D］. 武汉：武汉理工大学， 2010：26-28。

［6］马放，任南琪，杨基先.污染控制微生物学实验［M］. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002：68- 84.

［7］曹俊雅， 张广积， 毛在砂等. 硫酸盐还原菌对不同碳源的利用率［J］.中国有色金属学报， 2008， 18（1）：96-99.

［8］赵海， 李安明， 刘克鑫. 一株中度嗜盐硫酸盐还原菌的分离及生理特性研究［J］. 应用与环境生物学报， 1995， 13（1）：56-58.

［9］冯拉俊， 马小菊， 雷阿利. 硫离子对碳钢腐蚀性的影响［J］. 腐蚀科学与防护技术， 2006， 3（18）:180-182.

［10］刘宏芳， 徐立铭，等. 硫酸盐还原菌生物膜下钢铁腐蚀研究概况［J］.油田化学， 2000， 17（1）：94-96.

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

中图分类号：TE 832

文献标识码：A

文章编号：1671-0460（2016）02-263-02

收稿日期：2015-12-02

作者简介：刘黎（1990-），女，四川省达州市人，硕士，研究方向：管道微生物腐蚀。E-mail：1195192114@qq.com。

通讯作者：敬加强（1964-），男，博导，研究方向：油气储运工程安全技术及理论研究研究。