應(yīng)用微生物學(xué)5

第六章微生物采油技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種高新技術(shù)滲透并應(yīng)用到石油開采工業(yè)。

石油微生物學(xué)是與油田開發(fā)技術(shù)合的一門新型學(xué)科。其主要內(nèi)容包括：石油烴的微生物降解、油藏微生物學(xué)、生物聚合物與生物表面活性劑、石油環(huán)境微生物學(xué)、微生物提高石油采收率技術(shù)等。其中，微生物提高石油采收率則是該學(xué)科中最活躍、發(fā)展最快的一個(gè)分支。1

該技術(shù)的關(guān)鍵是篩選、利用高效而優(yōu)良的微生物菌種，通過微生物的生命活動(dòng)尤其是代謝產(chǎn)物，作用于原油，改變原油的物化性質(zhì)，從而提高原油采收率。因此，微生物采油技術(shù)的核心是微生物技術(shù)。2第一節(jié)、油藏與石油開采一、石油與貯油巖層1、石油的組成石油常存在于地下的地質(zhì)沉積巖層中，是一種復(fù)雜的烴類混合物。這些烴類可能以氣態(tài)、液態(tài)，甚至以瀝青質(zhì)固態(tài)存在。（1）氣態(tài)烴氣態(tài)烴常伴隨液態(tài)烴存在，氣態(tài)烴一般是從甲烷到丁烷小分子飽和烴混合物。3（2）液態(tài)烴

液態(tài)烴俗稱原油，它含有上千種化合物，主要包括直鏈或支鏈的石蠟族烴、飽和環(huán)烷族烴、直鏈或支鏈雙鍵烯烴、不飽和芳香族烴、不飽和多芳核芳香烴、多核-鏈配合結(jié)構(gòu)的瀝青質(zhì)等多類烴的混合物。不同的油藏所含各類烴在數(shù)量和分布方面均有很大變化。各類烴不同含量常改變其物化性質(zhì)，如石蠟族烴含量高，其原油凝固點(diǎn)也高，甚至呈現(xiàn)固態(tài)。如膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量高，其原油粘度也高。原油中的烴類化合物常和其他元素或金屬化合，故原油中常含有硫、氮、氧、釩、鎳等化合物。42、貯油巖層的組成

原油和天然氣存在于地下沉積巖石中，形成貯油巖層。

貯油巖層是由火成巖、變質(zhì)巖和其他沉積巖經(jīng)機(jī)械風(fēng)化和化學(xué)變質(zhì)而轉(zhuǎn)生的巖石碎屑組成。這些巖石碎屑經(jīng)膠結(jié)，形成類似海綿狀孔隙的貯油巖層，原油含在孔隙中。貯油巖層的孔隙大小不同，且非均質(zhì)分布，所以貯油巖層是非均質(zhì)多孔介質(zhì)。在孔隙中，原油、巖石、水相互作用，形成三相系統(tǒng)，無外力情況下，孔隙中的原油難以流溢出孔隙。5

碳酸鹽貯油巖石源于化學(xué)沉淀，或沉淀后發(fā)生生物濃縮。這些沉淀雖然十分巨大．但經(jīng)常含碎屑礦物雜質(zhì)。

碳酸鹽貯油巖石的孔隙度變化極大，因?yàn)橛行┛紫妒怯沙练e巖溶解形成的，構(gòu)造運(yùn)動(dòng)會(huì)形成裂縫，裂縫經(jīng)水滲漏進(jìn)一步擴(kuò)大，形成溶洞。所以碳酸鹽貯油巖層孔隙、溶洞分布更不均勻。

填充原油的地下貯油巖層兩個(gè)最重要的性質(zhì)是孔隙度和滲透率。

孔隙度是指巖層內(nèi)孔隙體積與巖層總體積之比。

滲透率是孔隙介質(zhì)傳遞運(yùn)輸流體能力的測量值。6

由于貯油巖層的巖石成因、物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分不同，所以不同貯油巖層的孔隙度、滲透率差異甚大。由于巖層壓力的影響，使貯油巖層越深，其孔隙度、滲透率越小。7

二、注水驅(qū)油與三次采油1、一次采油油井鉆成后，靠地層壓力將原油運(yùn)移到地面，稱為一次采油。隨時(shí)間推移，地層壓力下降，原油不能運(yùn)移到地面，所以一次采油是較短暫且效益最高的采油方式。(沒有外力的參與）2、二次采油一次采油后，為把大量原油開采出來，世界各國普遍采用注水采油工藝，即通過注水井高壓注水，靠水的流動(dòng)將油從油井驅(qū)動(dòng)到地面，注水驅(qū)油稱二次采油。二次采油的采收率僅為30％50％，仍有50％70％的原油滯留在貯油井難以采出。8

其原因是，注水驅(qū)油使貯油巖層孔隙中原油飽和度越來越低，而且注入水的粘度大大低于原油粘度，水的流速高于原油流速。所以注入水常以“指狀”形式穿過貯油層抵達(dá)油井，一旦形成“指狀”流動(dòng)，注人水就像直管或通道那樣從水井運(yùn)移到油井，貯油層中遺留大面積注水未波及區(qū)域。更有甚者，注水選擇孔隙度大或有溶洞的地方運(yùn)移，遺留更大面積未波及區(qū)域，使產(chǎn)出液中絕大部分是水。所以．注水驅(qū)油仍有50％以上的原油難以采出。93、三次采油為了盡可能多地采出一次采油和二次采油后仍滯留在地下的原油，油田開采業(yè)又采用多種采油技術(shù)，統(tǒng)稱為三次采油。

三次采油的主要機(jī)理是：降低原油粘度；增加注入水粘度；縮小油與水粘度差別；控制水的流動(dòng)性；避免注入水“指狀“移動(dòng)，提高驅(qū)油面積，提高原油采收率。

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目前，世界各國采用的主要三次采油方法是：（1）混相驅(qū)油

二氧化碳?xì)怏w與原油以適宜比例混合，注人貯油層驅(qū)油。

混相驅(qū)油可明顯提高深層輕質(zhì)原油采收率。其機(jī)理是CO2溶于輕質(zhì)原油，降低粘度，或CO2溶于水形成酸，溶解碳酸鹽貯油巖石，增加滲透率，提高原油采收率。11（2）蒸汽驅(qū)油應(yīng)用熱蒸汽驅(qū)油已是一項(xiàng)成熟的采油技術(shù)。其原理是將熱蒸汽從地上導(dǎo)入地下貯油巖層，加熱而降低油的粘度，提高流動(dòng)，提高原油采收率。其主要缺點(diǎn)是熱量損失大，能量利用率低，成本高。12（3）表面活性劑驅(qū)油原理是表面活性劑能降低油與水的界面張力，增加油、水乳化，促進(jìn)原油在水中的分散，增強(qiáng)注水驅(qū)油效果，提高原油采收率。影響因素是：有人認(rèn)為，吸附、與各種離子的化學(xué)反應(yīng)、油層中粘土礦物與溫度的不穩(wěn)定性是表面活性劑驅(qū)油中最有害的一些因素。13（4）聚合物驅(qū)油用化學(xué)合成的聚合物如聚丙烯酰胺，或用天然聚合物如生物多糖類物質(zhì)做注水增稠劑，增加注入水粘度，控制水的流動(dòng)，改善注水對(duì)貯油層的波及系數(shù)，增大驅(qū)油面積，提高原油采收率。目前，油田采用的注水增稠劑主要是聚丙烯酰胺和生物多糖類物質(zhì)。使用量最大的是聚丙烯酰胺(PAM)。它是丙烯酰胺的高分子聚合物，有顯暑的增粘效果。14

油田廣泛使用的另一類增稠劑是生物多糖類物質(zhì)，又稱生物聚合物。使用較早的是海藻酸、田菁膠、皂莢膠、瓜豆膠、槐豆膠等。

海藻酸是從海藻中提取的多糖物質(zhì)，是甘露糖醛酸和古洛糖醛酸的聚合物。其他幾類多糖則是從不同植物的種子中提取的多糖，它們皆是半乳甘露聚糖。其分子主鏈?zhǔn)歉事毒厶?，?cè)鏈?zhǔn)前肴樘恰２煌瑏碓吹姆N子多糖其甘露糖與半乳糖的分子比不同，故呈現(xiàn)不同的多糖性質(zhì)。15

用聚丙烯酰胺聚合物驅(qū)油的主要問題是在機(jī)械的高剪切下，其分子易降解，抗剪切性能較差，其分子易被某些化學(xué)物質(zhì)、微生物作用降解。植物多糖雖有很好的應(yīng)用性能，但由于植物多糖的形成和生產(chǎn)受地域和氣候的影響，其化學(xué)組成和性能易變化。所以聚丙烯酰胺和植物多糖有被微生物多糖特別是被黃原膠逐漸取代的發(fā)展趨勢。16第二節(jié)、微生物采油技術(shù)

微生物采油技術(shù)是指將篩選的微生物或微生物代謝產(chǎn)物注入油藏，經(jīng)微生物的生命活動(dòng)或代謝產(chǎn)物的某些特性作用于原油，改變原油的某些物化特性，從而提高原油采收率的技術(shù)。

微生物采油技術(shù)根據(jù)實(shí)施過程與方法的不同，分為地上微生物采油技術(shù)與地下微生物采油技術(shù)。17一、地上微生物采油技術(shù)

地上微生物采油技術(shù)是指在地上經(jīng)微生物發(fā)酵工程研制、生產(chǎn)微生物的某種代謝產(chǎn)物，如生物多糖聚合物或生物表面活性劑，將地上發(fā)酵產(chǎn)品注入油藏而提高原油采收率。該技術(shù)的實(shí)質(zhì)是利用選育的優(yōu)良菌種在地上發(fā)酵生產(chǎn)采油制劑的技術(shù)。1、微生物多糖（1）產(chǎn)微生物多糖的微生物據(jù)報(bào)道，有百種以上的微生物可產(chǎn)生結(jié)構(gòu)、性能各異的胞外多糖。產(chǎn)胞外多糖的主要微生物類群是：明串珠菌、黃單胞菌、固氮菌、小核菌等。

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采油工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的微生物多糖是：

腸膜狀明串珠菌或葡聚糖明串珠菌產(chǎn)生的右旋糖酐葡聚糖。

普魯蘭出芽短梗霉產(chǎn)生的普魯蘭糖。

齊整小核菌或葡聚糖小核菌產(chǎn)生的小核菌葡聚糖。采油中最具開發(fā)應(yīng)用潛力的是野油菜黃單胞菌產(chǎn)生的胞外多糖—黃原膠。19（2）我國對(duì)微生物多糖的研制及提高原油采收率的研究。20世紀(jì)70年代初期，我國即開始微生物多糖的研制及提高原油采收率的研究。中國科學(xué)院北京微生物研究所利用篩選的產(chǎn)粘短桿菌以液蠟為碳源發(fā)酵產(chǎn)生胞外多糖，經(jīng)大慶油田室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)最終原油采收率提高9.0％。南開大學(xué)利用篩選到的產(chǎn)膠棒桿菌S114菌株以液蠟或原油為碳源發(fā)酵產(chǎn)生胞外多糖，經(jīng)S114粘多糖稠化水驅(qū)油的室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，大港油田和勝利油田最終原油采收率分別提高9.5％29.4％和8.3％27.6％。20

20世紀(jì)80年代，南開大學(xué)、中國科學(xué)院北京微生物研究所和山東大學(xué)在我國率先開展了黃原膠的研制及提高原油采收率的研究。南開大學(xué)利用篩選的N.K01菌株，以玉米淀粉為原料，在我國首先實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)黃原膠的工業(yè)化生產(chǎn)，并取得多項(xiàng)研究及開發(fā)應(yīng)用成果。212、微生物表面活性劑與乳化劑

以烴為碳源的微生物是生物表面活性劑的重要來源。因?yàn)槭臀⑸锉仨毞置诒砻婊钚詣?，才能促使烴與水乳化。烴只有均勻地分散在水中，才能被石油微生物吸收利用。所以石油微生物是表面活性劑最豐富的基因庫。（1）產(chǎn)生菌

假單胞菌、節(jié)桿菌、不動(dòng)桿菌、棒桿菌等是產(chǎn)生生物表面活性劑的主要微生物類群。22（2）種類微生物產(chǎn)生的生物表面活性劑就其化學(xué)組成主要分為糖脂類和脂肽類。分子的極性端是多羥基的糖類或氨基酸類，非極性端是長鏈脂肪酸的長鏈烴部分。

發(fā)酵產(chǎn)生的表面活性劑可經(jīng)溶劑萃取而制成純品。微生物表面活性劑的粗制品或純品注入貯油巖層，作用于油—巖石—水三相體系，降低油水界面張力，增強(qiáng)油水乳化，提高原油采收率。23二、地下微生物采油技術(shù)

地下微生物采油技術(shù)是指將在地上模擬油藏條件篩選的微生物菌種與營養(yǎng)物注入油藏，微生物在油藏中運(yùn)移，生長繁殖，產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物，作用于原油而提高原油采收率；或用生長繁殖的菌體細(xì)胞及代謝產(chǎn)物封堵貯油巖層大的孔道．調(diào)整水驅(qū)油剖面；或只將營養(yǎng)物注入油藏，激活油藏內(nèi)的原生微生物，靠其生命活動(dòng)提高原油采收率。24

地下微生物采油技術(shù)是目前微生物采油研究和開發(fā)應(yīng)用的主要方向。采油界普遍認(rèn)為，地上微生物采油技術(shù)實(shí)施的是微生物純種發(fā)酵，產(chǎn)品單一，且成本較高。將篩選的微生物混合菌種或單一菌種，注入貯油巖層，在貯油巖層這個(gè)巨大的天然的發(fā)酵罐中生長繁殖，產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物，菌體細(xì)胞和多種代謝產(chǎn)物聯(lián)合作用于原油，改變原油的某些物化性能，提高原油采收率。所以地下微生物采油技術(shù)是較地上微生物采油技術(shù)更先進(jìn)的高新技術(shù)，有著更廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景，現(xiàn)正推廣應(yīng)用。25

（一）、地下微生物采油技術(shù)現(xiàn)場應(yīng)用方法與分類

鑒于地下微生物采油技術(shù)解決的技術(shù)性問題不同，采用的方法及工程實(shí)施不同，近3035年在世界范圍內(nèi)開展的地下微生物采油現(xiàn)場試驗(yàn)及應(yīng)用主要分成六大類：

單井增產(chǎn)微生物處理法；微生物驅(qū)油法；激活油藏微生物群落法；微生物選擇性封堵法；微生物壓裂液壓裂法；微生物清蠟處理法。

261、單井周期注入微生物采油（單井吞吐）法。

為提高低產(chǎn)油井的原油日產(chǎn)量，在油井高壓注入采油微生物，關(guān)井，使微生物運(yùn)移到油井周圍直徑10m左右的貯油巖層，經(jīng)微生物的生命活動(dòng)，疏通被堵塞的油層孔隙通道，增加原油的流動(dòng)性，提高原油采收率。開井后，采油微生物可被反排出來，故稱單井”吞吐”法。

為保持高產(chǎn)、需不間斷地周期注入采油微生物。272、微生物驅(qū)油

采油微生物從注水井注入油層，微生物要運(yùn)移到貯油層深部。微生物隨注水向油井移動(dòng)，經(jīng)生長繁殖，并產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物。細(xì)胞和代謝產(chǎn)物綜合作用于原油，降低粘度，增加原油流動(dòng)性，提高原油采收率。3、激活油藏微生物群落驅(qū)油油藏中存在著天然的微生物群落，由于營養(yǎng)物質(zhì)貧乏使之?dāng)?shù)量很少。從注水井將營養(yǎng)物注入油層，激活天然微生物群落，讓其生長繁殖，產(chǎn)生多種代謝產(chǎn)物驅(qū)油。284、微生物選擇性封堵將形體較大且產(chǎn)生表面粘稠物質(zhì)的微生物菌種從注水井注入，運(yùn)移到大孔道或有溶洞的貯油巖層部位，用生長繁殖的大菌體細(xì)胞和表面粘稠物質(zhì)形成的生物膜封堵大孔道或溶洞，防止注入水“指狀”流動(dòng)，提高原油采收率。5、微生物壓裂液壓裂將厭氧條件下大量產(chǎn)生有機(jī)酸的微生物及營養(yǎng)物注入孔隙度甚小、滲透率很低的貯油層，在高壓下用有機(jī)酸溶解巖層使之形成縫隙，利于原油流動(dòng)，提高原油采收率。296．微生物油井清蠟原油中含蠟量較高，會(huì)析出蠟晶固著在井壁，堵塞貯油層通往井壁的孔隙通道，降低原油流動(dòng)性，降低單井原油日產(chǎn)量。注入產(chǎn)生表面活性劑或溶劑的采油微生物，用表面活性劑、乳化劑清洗井壁，溶解固形石蠟，提高原油采收率。30

（二）、貯油層極端生態(tài)環(huán)境

將采油微生物注入貯油層生長繁殖，其生態(tài)環(huán)境不同于微生物實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)，是極端生態(tài)環(huán)境，主要表現(xiàn)為：1、高溫

貯油層是一高溫環(huán)境，其溫度按：t＝25℃+18℃／1000m計(jì)算，即地面溫度按25℃，地面下每深l000m溫度增加18℃，貯油層越深溫度越高。中溫細(xì)菌一般不能在貯油層生存．只有嗜溫菌(或嗜熱菌)才能在較深的貯油層生長繁殖并產(chǎn)生代謝產(chǎn)物。312、高鹽

深層貯油層的地下水是不流動(dòng)的，鹽度很高，其鹽濃度梯度為每1000m深度50000mg/L，最高可達(dá)350000mg／L。油田產(chǎn)出的鹽水總離子濃度從不到100mg/L到200000mg/L以上不等。為了微生物生長，注入采油微生物之前，應(yīng)充分考慮微生物對(duì)油層水或注入水鹽含量的適應(yīng)性。323、高壓

地層壓力梯度范圍在104～2.3X105Pa之間變化，過高的壓力對(duì)微生物的繁殖和代謝都有顯著影響。低于(10～20)MPa的地層壓力對(duì)微生物無明顯影響，但(50～60)MPa對(duì)于大多數(shù)地下微生物采油工程來說，并不需要嗜壓細(xì)菌，使用承受一般地層壓力的細(xì)菌即可。高壓下微生物會(huì)變形。微生物承受壓力的能力取決于生物物理?xiàng)l件。高壓下微生物繁殖能力與能源、無機(jī)鹽、pH和溫度有關(guān)。334、缺氧深層貯油層一般是無氧或少氧環(huán)境。5、pH90％以上的油藏pH在3.09.9之間，個(gè)別油藏的PH超過10或低于3.0。而大多數(shù)微生物在4.09.0的pH范圍內(nèi)生長最佳，現(xiàn)已分離到能在pH1.0或pH12.0條件下生長的微生物。6、某些營養(yǎng)物質(zhì)缺乏大多數(shù)貯油層缺乏微生物生長所必需的鉬、磷、鐵、鎂、鉀、鈣等元素，缺乏益于發(fā)酵代謝所需的蔗糖或硝酸鹽。為保證微生物注入后正常生長代謝，必須將這些營養(yǎng)物質(zhì)注入貯油層。347、有毒化學(xué)物質(zhì)地層鹽水的某些化學(xué)物質(zhì)和重金屬元素如濃度太高，對(duì)微生物可能有毒性。砷、汞、鎳、硒含量應(yīng)小于1015mg／L，如這些重金屬濃度超過10mg／L時(shí)對(duì)許多細(xì)菌都有毒性；高濃度的輕金屬離子對(duì)細(xì)菌有抑制作用。0.3mmol/L的H2S會(huì)阻止反硝化細(xì)菌的反硝化作用。反硝化作用是反硝化細(xì)菌在油層內(nèi)無氧條件下的一種代謝方式。各種強(qiáng)化采油施工中使用的許多化學(xué)劑，如一些表面活性劑、乙二胺四乙酸脂、甲苯等，對(duì)微生物也有毒性作用。35

8、油相地層中的油相對(duì)微生物的生存與繁殖也有限制作用。這種限制包括原油中碳原子數(shù)少于10的輕質(zhì)揮發(fā)性組分造成的毒性作用以及由重的瀝青質(zhì)原油造成的高密度影響。以上論述涉及到油層極端環(huán)境與油層條件如巖性、孔隙度、滲透率、溫度、壓力、pH、氧氣、礦化度、地層水化學(xué)組分、有毒化學(xué)物質(zhì)、重油密度等，對(duì)采油微生物生理學(xué)有重大影響。篩選的采油微生物必須與地下油層中的這些條件相適應(yīng)相配伍，否則其生長繁殖和代謝將受到限制或完全被抑制。36（三）、采油微生物必須具備的生物學(xué)特性

1、厭氧或兼性厭氧。在地層無氧條件下能生長繁殖并進(jìn)行厭氧發(fā)酵，在地上有氧條件下也能生長繁殖。2、在油層高溫、高壓、高鹽等極端環(huán)境下能生長繁殖并代謝。3、多數(shù)采油微生物能以烴類作碳源，能以貯油層內(nèi)的無機(jī)鹽作氮源或作營養(yǎng)元素。

37（4）采油微生物必須與其注入油層的環(huán)境條件相配伍相適應(yīng)。能在油層內(nèi)運(yùn)移，能生長繁殖，能產(chǎn)生有機(jī)酸、氣體、表面活性物質(zhì)、生物聚合物、有機(jī)溶劑等多種代謝產(chǎn)物。能在50℃以上的溫度及缺氧條件下生長的中度嗜鹽細(xì)菌，是用于微生物采油的最有力的競爭者。38（四）、適于微生物采油的油藏標(biāo)準(zhǔn)并非所有油藏皆適于微生物采油。實(shí)施微生物采油工程對(duì)油藏有其選擇標(biāo)準(zhǔn)。1、鹽度<10NaCl,礦化度可高于此值2、溫度、深度<77℃；<2349m3、礦物含量<1015mg/L,礦物為砷、汞、鎳、硒4、巖石滲透率5010-3m2，裂縫較多除外5、地層固有微生物與注入的微生物在采油工藝中相容6、原油重度重油資料不多7、殘余油飽和度28，可能有些例外8、單井控制面積<16.2hm2，靠近施工面積的井會(huì)很快看到反應(yīng)。39第三節(jié)新型微生物多糖—黃原膠一、野油菜黃單胞菌主要生物學(xué)特性

野油菜黃單胞菌是寄生在甘藍(lán)根部患黑腐病的植物致病菌。1、形態(tài)大小

呈桿狀[0.5mx(1.01.5)m]，G-，單端單生鞭毛，無芽孢，在空間無規(guī)則單細(xì)胞排列，分泌黃色素，故稱黃單胞菌。

402、生物學(xué)特性

該菌在人工培養(yǎng)基上生長并分泌黃原膠。利用葡萄糖、蔗糖、玉米淀粉等多種碳水化合物為碳源，利用NH4NO3、黃豆餅粉、魚粉質(zhì)蛋白胨、魚粉等為氮源，需要KH2PO4、MgSO4、CaCO3等無機(jī)鹽，需要Fe3+、Mn2+、Zn2+等微量元素。Mg2+、Ca2+、谷氨酸、檸檬酸、延胡素酸可促進(jìn)黃原膠生物合成。

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該菌為好氧菌，生長最適溫度2528℃，最適pH6.8。在最適瓊脂營養(yǎng)培養(yǎng)基上，形成粘稠、光滑、黃色菌落：液體培養(yǎng)，菌體細(xì)胞分泌黃原膠，培養(yǎng)液成為粘稠黃色膠狀物。42

黃原膠分子的幾種糖基組分來源于底物，所以發(fā)酵培養(yǎng)基中高C/N比，或過量的糖基底物可提高黃原膠產(chǎn)量。黃原膠的合成與分泌往往在菌體對(duì)數(shù)生長期末期和平衡期，所以在對(duì)數(shù)生長末期流加糖基底物既可避免葡萄糖效應(yīng)又可提高黃原膠產(chǎn)量。43二、黃原膠分子的優(yōu)良性能1、良好的增粘性即低濃度下使溶液有很高的粘度。黃原膠是生物聚合物中最優(yōu)良的增粘劑。2、良好的觸變性或假塑性。其粘稠溶液在無外力時(shí)呈靜止?fàn)顟B(tài)，有很高的粘度，但有剪切應(yīng)力時(shí)，粘度顯著變低。剪切力消失，又恢復(fù)到原來的高粘度。443、耐酸堿、抗高溫(85℃)。其粘性溶液在pH311時(shí)，或在80℃高溫時(shí)，溶液粘度無顯著變化。4、對(duì)高濃度鹽(K+、Na+、Ca2+、Mg2+等)有良好的耐受性。5、其粘性溶液有良好的分散作用，乳化穩(wěn)定作用和懸浮顆粒的能力。6、在適宜的PH下，黃原膠分子和高價(jià)金屬離子螯合交聯(lián)，使溶液凝膠化。457、黃原膠分子和某些半乳甘露聚糖種子膠相互作用，有顯著的協(xié)效增粘性，乃至成凝膠。8、黃原膠和酸、堿、鹽、還原劑、表面活性劑、防腐劑、天然或合成的增稠劑在同一溶液體系中，有良好的兼容性。9、黃原膠易溶于水，但不溶予醇、酮、醚等極性溶劑。46三、黃原膠在采油工業(yè)中的應(yīng)用（一）黃原膠在三次采油中的應(yīng)用1、黃原膠聚合物驅(qū)油黃原膠良好的增粘性、觸變性、抗鹽、耐溫等性能，可用于聚合物驅(qū)油。1983年，美國在路易斯安那州北部油田，對(duì)4口油井注入經(jīng)Cr3+交聯(lián)的黃原膠2369m3，18個(gè)月增產(chǎn)原油1717m3。

47

1986年，美國用于提高原油采收率的聚合物日需要量約112t，其中一半是黃原膠。在美國北海油田，大量黃原膠用來控制水的流動(dòng)和驅(qū)油工程，含有100mg／L的黃原膠海水注入油井可提高原油采收率?！熬盼濉逼陂g．我國大慶油田薩北油田進(jìn)行黃原膠驅(qū)油試驗(yàn)，建成黃原膠驅(qū)油井396口，平均每年增產(chǎn)原油10.5x104t。482、黃原膠堵水調(diào)剖堵水調(diào)剖是指用不同類型的堵水劑堵塞貯油巖層的大孔隙或溶洞，調(diào)整水驅(qū)油的剖面，避免水的“指狀”流動(dòng)，增加對(duì)貯油層的波及系數(shù)，提高原油采收率。對(duì)非均質(zhì)性油藏來說，油田注水開發(fā)進(jìn)入高含水期后，堵水調(diào)剖技術(shù)是控制含水上升速度和“控水穩(wěn)油”的有效技術(shù)措施。常見的堵水調(diào)剖劑主要有沉淀型、顆粒型、水溶性聚合物凝膠型、地下聚合交聯(lián)型、泡沫型、樹脂類等堵水調(diào)剖劑。49

進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，我國各大油田相繼進(jìn)入高含水或特高含水期，注水井調(diào)剖規(guī)模逐漸增大，特別是區(qū)塊整體調(diào)剖在全國油田全面展開。19921993年，復(fù)合型堵水調(diào)剖劑國內(nèi)共應(yīng)用733口井，增產(chǎn)原油達(dá)60.38x104t，單井平均增產(chǎn)原油823.7t，利用顆粒型和聚丙烯酰胺類型堵水調(diào)剖劑共施工1306口井，增產(chǎn)原油近100X104t，占全國堵水調(diào)剖總增產(chǎn)量的75％。。50

1989年，石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院李宇鄉(xiāng)等人利用國產(chǎn)黃原膠開展了堵水調(diào)剖礦場應(yīng)用試驗(yàn)以Cr3+為交聯(lián)劑，在室內(nèi)研究了黃原膠／Cr3+凝膠的成凝膠條件、凝膠的假塑性、穩(wěn)定性、吸附性及可逆性、凝膠的破壞等，并進(jìn)行了黃原膠／Cr3+凝膠堵水調(diào)剖巖芯模擬試驗(yàn)。51

19891991年，在河南魏崗油田、華北油田、吉林油田進(jìn)行現(xiàn)場推廣應(yīng)用試驗(yàn)。施工的9口注水井，與對(duì)照的26口油井有明顯的增油降水效果。一口油井調(diào)剖前日產(chǎn)油16t，含水率87.9，調(diào)剖后日增產(chǎn)原油22t，含水率下降7.2；另一口井調(diào)剖后日產(chǎn)原油由5t上升到12t，含水率由77.5下降到32.0，取得了明顯的增油降水效果。

52

黃原膠／Cr3+凝膠的主要缺點(diǎn)是熱穩(wěn)定性較差，在長時(shí)間高溫作用下易脫水、應(yīng)繼續(xù)研制耐熱性能更好的的黃原膠產(chǎn)品，并研制高效耐熱保護(hù)劑，提高黃原膠／Cr3+凝膠的溫度適用范圍。其凝膠的強(qiáng)度較低，處理高滲透出水層時(shí)需量較大，可通過使用共混聚合物交聯(lián)，增強(qiáng)凝膠強(qiáng)度。53（二）黃原膠在油田鉆井泥漿中的應(yīng)用為降低鉆頭和地下巖石的磨擦，提高油田鉆井速度，油田鉆井需性能優(yōu)良的各種類型的鉆井泥漿，鉆井泥漿由多種物質(zhì)配制而成。1、鉆井泥漿的作用在鉆井過程中，可清洗鉆頭處堆集的巖屑并將其返回地面，以減小摩擦，從鉆桿中央孔道高壓注入的鉆井泥漿在鉆頭處需以高速從鉆頭小孔噴射，清洗井壁，并從環(huán)形空間從井底攜巖屑返回地面。542、對(duì)泥漿的要求（1）要有良好的觸變性在鉆頭旋轉(zhuǎn)剪切力下，泥漿粘度變低，利于從鉆頭小孔向外高速噴射，清洗井壁巖屑；泥漿從環(huán)形空間返回地面時(shí)，要求泥漿粘度回升，增強(qiáng)攜帶巖屑的能力。55（2）要有良好的抗鹽性海上鉆井或高鹽巖層鉆井，泥漿需抗鹽以保持其高粘度。由于黃原膠具備泥漿材料所需的增粘性、觸變性、抗鹽、耐溫等性能，所以成為新型鉆井泥漿材料，被譽(yù)為四代新型泥漿。56

3、用黃原膠制備的各類鉆井泥漿：（1）黃原膠-CrCl3-頁巖固相(選加)泥漿是具有理想特性的復(fù)配型低固相生物聚合物鉆井泥漿。（2）用黃原膠-CrCl3的飽和鹽水配制的生物聚合物鉆井泥漿(視需要加入重晶石)，可穩(wěn)定井壁，控制惡劣的頁巖條件，顯著降低鉆井成本。57（3）用Cr3+交聯(lián)黃原膠以提高粘度和觸變性，是優(yōu)良的粘土泥漿取代物，在鹽水中適用。（4）利用黃原膠和半乳甘露聚糖分子間的協(xié)效作用。當(dāng)瓜豆膠和黃原膠復(fù)配時(shí)，經(jīng)木質(zhì)素磺酸鹽-Cr3+螯合物交聯(lián)，形成增粘性、觸變性優(yōu)良的鉆井泥漿。

58

用國產(chǎn)黃原膠研制的新型鉆井泥漿在主要性能指標(biāo)上接近或達(dá)到美國同類產(chǎn)品的水平，其抗鹽能力遠(yuǎn)好于聚丙烯酰胺鉆井泥漿。在含鹽量極高的青海省大浪灘鹽湖地區(qū)、云南省安定鹽礦地區(qū)鉆井，充分顯示出黃原膠重型泥漿懸浮重晶石和抗高濃度鹽的優(yōu)良性能。我國海上油田鉆井皆使用抗鹽頗佳的黃原膠鉆井泥漿。59第四節(jié)微生物表面活性劑在采油中的應(yīng)用

表面活性劑素有“工業(yè)味精”之稱，它在各工業(yè)領(lǐng)域占有特殊重要的地位。然而，化學(xué)合成表面活性劑常受原材料來源、價(jià)格、產(chǎn)品性能等因素的影響，在生產(chǎn)和使用過程中又常帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染。所以，在生物技術(shù)高速發(fā)展的今天，用微生物發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)活性高、無毒性、易被生物降解，有特效的表面活性劑，具有十分重要的意義。60

用優(yōu)良的微生物菌種，在地上經(jīng)發(fā)酵工程生產(chǎn)表面活性劑或乳化劑．再將其注入貯油巖層，提高原油采收率，這是地上微生物采油技術(shù)十分活躍、發(fā)展迅速的一個(gè)分支。一、微生物表面活性劑及乳化劑的來源與分類1．細(xì)菌產(chǎn)生的表面活性劑（1）糖酯如銅綠色假單胞菌產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)不同的鼠李糖脂61（2）脂肽枯草芽孢桿菌產(chǎn)生的脂肽類表面活性劑2、酵母菌產(chǎn)生的表面活性劑如槐糖脂類表面活性劑。3、霉菌產(chǎn)生的表面活性劑如纖維二糖脂表面活性劑、甘露糖赤蘚糖醇酯表面活性劑等。62二、微生物表面活性劑的理化性質(zhì)1溶解性糖酯不溶于水。一般講，非極性糖脂溶于氯仿這樣的憎水溶劑；而極性糖酯溶于氯仿／甲醇混合溶劑。含氨基酸類脂溶于室溫下的醚、正己烷和氯仿。含蛋白的表面活性劑能溶于水，有的可被氯仿抽提。2．表面活性和界面活性微生物表面活性劑能顯著降低表面張力，特別是降低油-水間的界面張力，形成膠束溶液，使烴乳化，改變表面物質(zhì)的憎水性。63

3、熱穩(wěn)定性微生物表面活性劑的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性是非常重要的，特別是三次采油時(shí)，地層溫度很高，有些化學(xué)合成的表面活性劑的耐熱性不夠，容易分解失活，而微生物表面活性劑對(duì)熱較穩(wěn)定。三、微生物表面活性劑在三次采油中的應(yīng)用（一）微生物表面活性劑驅(qū)油試驗(yàn)對(duì)含粘土且含0.1％原油的瀝青質(zhì)砂巖，進(jìn)行用合成的表面活性劑和微生物海藻糖類脂驅(qū)油對(duì)比試驗(yàn)。64

在溫度6575℃時(shí)，經(jīng)2h驅(qū)油

合成表面活性劑得到游離原油0.0310.062％,

微生物海藻糖脂驅(qū)油得到0.276％的游離原油，是合成表面活性劑驅(qū)油效果的4.59倍。用壓力反復(fù)對(duì)海藻糖脂的沉積進(jìn)行作用，又得到0.32％和0.135％的原油。試驗(yàn)結(jié)果得出結(jié)論：將糖脂類注入砂巖貯油層進(jìn)行二次、三次采油可提高原油采收率。前蘇聯(lián)，用糖脂類生物表面活性劑注人油層模擬試驗(yàn)，使原油采收率達(dá)80％。65

具有乳化性能的陽離子型糖脂，是研究最多的一類微生物表面活性劑，它能夠與不動(dòng)桿菌在烴基質(zhì)中生長所產(chǎn)生的蛋白質(zhì)混合．形成復(fù)合型的乳化劑用砂巖模型試驗(yàn)，濃度為0.1g／L的乳化劑使原油采收率從10％12％提高到92％。在石灰質(zhì)模型里從14％提高到80％。目前，最感興趣的是將產(chǎn)生表面活性劑的厭氧性微生物直接注入貯油層，使其在貯油層產(chǎn)生表面活性劑而驅(qū)油。66（二）我國對(duì)微生物表面活性劑的研究與開發(fā)應(yīng)用從1986年開始，上海有機(jī)化學(xué)研究所經(jīng)微生物菌種篩選和選育，已研制出槐糖脂、海藻糖脂、多糖脂等多種糖脂型表面活性劑。中科院感光所測定了由上海有機(jī)化學(xué)研究所提供的六種糖脂類微生物表面活性劑的界面性質(zhì)，篩選出3種耐鹽3％5％、耐溫4080℃的糖脂，用多糖與槐糖脂或鼠李糖脂復(fù)配時(shí)呈現(xiàn)“超加合”現(xiàn)象，能獲得低界面張力。67

中科院滲流力學(xué)研究所對(duì)上海有機(jī)化學(xué)研究所提供的6種生物表面活性劑進(jìn)行了篩選和配制試驗(yàn)以鼠李糖脂為母液、成功地配制了低界面張力的表面活性劑稀體系。該體系經(jīng)松散砂型物理模型實(shí)驗(yàn)表明，采收率比水驅(qū)提高20％25％，抗鹽性、耐溫性均好。大慶油田系統(tǒng)研究了單一生物表面活性劑、混合生物表面活性劑以及生物表面活性劑與化學(xué)合成表面活性劑復(fù)配體系的表面張力、界面張力及臨界膠束濃度性質(zhì)。68

實(shí)驗(yàn)證明，單一生物表面活性劑可使大慶原油界面張力降為0.40.6mN／m；海藻糖脂-堿二元體系使大慶原油的界面張力降為0.3mN／m；海藻糖脂與石油磺酸鹽的復(fù)配體系呈明顯的協(xié)同作用，使低酸值的大慶原油界面張力達(dá)到0.006mN／m，堿濃度為1％時(shí)，該配方在生物表面活性劑濃度在0.2％0.6％范圍內(nèi)，地層水礦化度在15000mg/L以下皆產(chǎn)生0.0lmN／m的低張力。用該體系驅(qū)油可提高殘余油采收率15％，顯示了良好的應(yīng)用前景。微生物采油就介紹到這里。69第八章微生物與環(huán)境

環(huán)境微生物既有其有利的方面，也有其有害的方面。對(duì)人和生物有害的方面：微生物污染大氣、水體、土壤和食品，可影響生物產(chǎn)量和質(zhì)量，危害人類健康，這種污染稱為微生物污染。

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對(duì)人和生物有利的方面：污染環(huán)境的微生物凈化與修復(fù)；微生物對(duì)廢水的生物處理；微生物對(duì)固體和氣體有機(jī)污染物的處理；微生物對(duì)無機(jī)物的處理等等。下面首先介紹環(huán)境微生物所致的環(huán)境污染及其對(duì)人類的危害。

71第一節(jié)微生物對(duì)環(huán)境的污染與危害

按照被污染的對(duì)象，可分為大氣微生物污染、水體微生物污染、土壤微生物污染、食品微生物污染等。根據(jù)危害方式，則可分為病原微生物污染、水體富營養(yǎng)化、微生物代謝物污染等。72一、環(huán)境中病原微生物的傳播與危害

能使人、禽畜和植物致病的微生物，統(tǒng)稱為病原微生物。病原微生物可通過空氣、水體、土壤和食物而在環(huán)境中傳播。（一）大氣微生物污染由于微生物污染，大氣環(huán)境質(zhì)量惡化、生物生存、人體健康和人類活動(dòng)受到影響或危害的現(xiàn)象，稱為大氣微生物污染。73

大氣不是微生物產(chǎn)生和生長的自然環(huán)境。但是，由于種種原因，大氣中常常存在微生物。1、大氣微生物的來源許多微生物寄生在人和動(dòng)物體內(nèi)，可從呼吸道排出，直接污染大氣；也可隨排泄物(如痰液、膿汁或糞便等)排出而進(jìn)入地面，隨灰塵飛揚(yáng)，間接污染大氣、土壤中的微生物附著在塵埃顆粒上，飄浮空中，也可造成大氣微生物污染。742、污染大氣的微生物種類污染大氣的微生物種類很多，其中對(duì)外界環(huán)境抵抗能力較強(qiáng)的種類，如八疊球菌、細(xì)球菌、枯草桿菌以及霉菌和酵母菌的孢子等，在大氣中的停留時(shí)間較長，是造成大氣污染的主要種類。753、影響大氣中微生物數(shù)量的因素在室外空氣中，微生物的數(shù)量與所在地區(qū)的人口密度、動(dòng)物和植物的數(shù)量、土壤和地面的鋪墊情況、以及氣溫、濕度、氣流和日照等因素有關(guān)。一般靠近地面的空氣污染程度最嚴(yán)重，隨高度的上升，空氣中微生物的數(shù)量減少，大氣上層幾乎沒有微生物。76

在室內(nèi)空氣中，特別是在通風(fēng)不良、人員擁擠的環(huán)境中、可能存在較多的微生物。其中包括病原微生物，如結(jié)核桿菌、白喉?xiàng)U菌、溶血性鏈球菌、金黃色葡萄球菌、腦膜炎球菌、感冒病毒、流行性感冒病毒、麻疹病毒等。

一般室內(nèi)空氣中的細(xì)菌總數(shù)遠(yuǎn)高于室外空氣。77

4、微生物污染大氣的危害微生物污染空氣，可使空氣成為傳播呼吸道傳染病的媒介，造成某些傳染病的流行；空氣中的微生物會(huì)污染食品，使之腐敗變質(zhì)；會(huì)為醫(yī)院的手術(shù)、生物學(xué)研究等帶來很多麻煩。785、防止大氣微生物污染的措施①室內(nèi)通風(fēng)通過空氣流動(dòng)、空氣稀釋和微生物沉降、可使室內(nèi)空氣中微生物數(shù)目明顯減少。影劇院、禮堂、會(huì)議室等人員擁擠的場所應(yīng)該采用這一措施。79②空氣過濾對(duì)空氣清潔程度要求較高的場所，如手術(shù)室、無菌實(shí)驗(yàn)室等可采用多種空氣過濾器，以除去含有微生物的塵埃。③空氣消毒常用的空氣消毒方法有物理法、化學(xué)法兩類。80

物理消毒法主要是紫外線照射。紫外線能有效地殺滅空氣中的微生物?；瘜W(xué)消毒法主要是用各種化學(xué)藥品噴灑或熏蒸。常用的藥品有甲醛、乳酸、次亞氯酸鈉(或漂白粉)、三乙烯乙二醇、過氧乙酸、丙二醇等。81（二）水體微生物污染致病微生物進(jìn)入水體，或某些藻類大量繁殖，使水質(zhì)惡化，直接或間接危害人類健康或影響漁業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)象，稱為水體微生物污染。1、水體微生物的來源地面的微生物、大氣中飄浮的微生物均可進(jìn)入水中污染水體。822、影響水體中微生物數(shù)量的因素河川、湖泊中微生物的數(shù)量一般取決于季節(jié)、降雨量和流入水量。鄰近城鎮(zhèn)的水體，含有害微生物較多。地下水(如井水和泉水)埋藏愈深，微生物愈少。海水中病原菌比淡水少，但海濱、港口因接納污水，也常含有病原菌。833、水體中細(xì)菌的數(shù)量與種類在自然界清潔水體中，ImL水中的細(xì)菌總數(shù)在100個(gè)以下，而受到嚴(yán)重污染的水體可達(dá)100萬個(gè)以上。污染水體的細(xì)菌，主要是腸道細(xì)菌(大腸菌群、類鏈球菌、梭狀芽抱桿菌等)和病原菌。比較起來，病原菌的危害性更大。844、水體中的病原性細(xì)菌污染水體的病原菌主要有：（1）沙門氏菌屬沙門氏菌病患者的糞便、畜欄糞污和屠宰場污水都含有沙門氏菌。水產(chǎn)養(yǎng)殖場受污染后，在水產(chǎn)品中也可檢出沙門氏菌。85

在污染水體中經(jīng)?？蓹z出的沙門氏菌有鼠傷寒沙門氏菌、腸炎沙門氏菌、乙型副傷寒沙門氏菌、傷寒沙門氏菌、豬霍亂沙門氏菌、嬰兒沙門氏菌、德比沙門氏菌、都柏林沙門氏菌等。86

在臨床上除傷寒和副傷寒分別由傷寒沙門氏菌和副傷寒沙門氏菌引起外，急性胃腸炎、腹瀉與腹痛等病癥也是由其他一些沙門氏菌引起的。細(xì)菌性食物中毒通常也是由沙門氏菌屬細(xì)菌引起的。87（2）志賀氏菌屬該屬一般只存在于菌痢患者和短時(shí)帶菌者的糞便中，有時(shí)在污水中捕得的魚體內(nèi)也可檢出，但在家畜的糞便中一般很少發(fā)現(xiàn)。志賀氏菌病主要通過食物或接觸傳染，如飲用水源受到污染，可引起水型痢疾暴發(fā)流行。引起痢疾的志賀氏菌主要是弗氏志賀氏菌和宋內(nèi)氏志賀氏菌，此外還有痢疾志賀氏菌和鮑氏志賀氏菌。88（3）霍亂弧菌和ElTor弧菌這兩種弧菌可引起霍亂和副霍亂疾病，它們是通過飲水傳播的一種烈性傳染病。（4）致病性大腸桿菌糞便中存在的某些血清型大腸桿菌可引起腹瀉、嘔吐等癥狀，這種大腸桿菌通稱為致病性大腸桿菌。有些大腸桿菌產(chǎn)生的腸毒素，能引起強(qiáng)烈腹瀉，此種大腸桿菌又稱產(chǎn)腸毒素大腸桿菌（如：O157大腸桿菌）。89（5）結(jié)核桿菌水中結(jié)核桿菌主要來自醫(yī)院或療養(yǎng)院排放的污水。在牛欄污水和肉類加工廠污水中，還可經(jīng)常檢出牛結(jié)核分支桿菌，該菌也能使人致病。905、鉤端螺旋體鉤端螺旋體存在于已受感染的動(dòng)物(如豬、馬、牛、狗、鼠)的尿液內(nèi)，可以水為媒介，通過破損的皮膚或粘膜侵入人體，引起出血性鉤端螺旋體病。病原性鉤端螺旋體對(duì)外界環(huán)境因素的抵抗力較一般細(xì)菌弱。916、病毒病毒存在于人的腸道，并可通過糞便污染水體。主要病毒有：脊髓灰質(zhì)炎病毒、柯薩奇病毒和人腸細(xì)胞病變弧病毒等腸道病毒，以及腺病毒、呼腸弧病毒和肝炎病毒等。對(duì)于病毒性傳染病的水型暴發(fā)流行，研究較多的是傳染性肝炎。流行病學(xué)調(diào)查證明，在世界各地傳播的傳染性肝炎．主要是水體受污染引起的。92

7、其他微生物有些微生物雖然不會(huì)直接影響人體健康，但是可以改變水的感官性狀，惡化水質(zhì)，使水質(zhì)產(chǎn)生異臭和異味，或妨礙水的處理。其中，藻類污染已引起人們的關(guān)注。

938、水體微生物污染給人類帶來危害水體微生物污染，特別是飲用水源的病原菌污染可給人類帶來巨大的災(zāi)難。例如，人類是霍亂弧菌的天然寄主?；魜y病患者的糞便處理不當(dāng)，可通過多種途徑污染食物和飲用水源，導(dǎo)致霍亂病傳播。1991年1月秘魯發(fā)生霍亂爆發(fā)流行，并蔓延至中美洲和南美洲各國。共出現(xiàn)病例104萬個(gè)，致死近萬人。94

事后流行病學(xué)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這次霍亂爆發(fā)流行的病因是飲用水消毒不徹底，其中含有霍亂弧菌。又如，原生動(dòng)物隱孢子蟲的卵囊可通過人類和動(dòng)物排泄物進(jìn)人環(huán)境。卵囊對(duì)氯氣消毒的抵抗力很強(qiáng)，能夠在經(jīng)過氯氣消毒處理的飲用水中存活；對(duì)人類的感染力超常，只要飲用水或食物中存在少數(shù)卵囊，即可危害人類的健康。1993年4月，美國40多萬人因飲用消毒不徹底的供水而受隱孢子蟲感染，死亡人數(shù)超過50人。959、防治水體微生物污染的主要措施①加強(qiáng)污水處理主要是加強(qiáng)醫(yī)院、畜牧場、屠宰場、禽蛋廠的污水處理。這類污水只有達(dá)標(biāo)后才允許排放。②加強(qiáng)飲用水處理，保證生活飲用水符合水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)農(nóng)村分散式給水，通過煮沸或加漂白粉等方式殺滅水中的病原體。96（三）土壤微生物污染一個(gè)或幾個(gè)有害的微生物種群，從外界環(huán)境侵入土壤，大量繁衍，破壞原來的動(dòng)態(tài)平衡，對(duì)人體健康或生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響的現(xiàn)象，稱為上壤微生物污染。1、造成土壤微生物污染的原因造成土壤微生物污染的污染物主要是未經(jīng)處理的糞便、垃圾、城市生活污水、飼養(yǎng)場和屠宰場的污物等。其中危險(xiǎn)性最大的是傳染病醫(yī)院未經(jīng)消毒處理的污水和污物。97

傳染性細(xì)菌和病毒污染土壤后，不僅可對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重危害，而且還可危害植物，造成農(nóng)業(yè)減產(chǎn)。2、影響病原微生物在土壤中的存活時(shí)間的因素土壤并非是病原微生物生存的適宜環(huán)境。病原微生物在土壤中的存活時(shí)間,受土壤有機(jī)質(zhì)種類與數(shù)量、pH、溫度、日照等因素影響。98

一般情況，無芽孢桿菌存活時(shí)間為幾小時(shí)至數(shù)月。例如在潮濕的冬季，沙門氏菌能在污水灌溉的土壤中存活70天，而在干燥的夏季為35天。芽孢桿菌則能存活更長時(shí)間。病毒易吸附于土壤顆粒內(nèi)而延長存活時(shí)間。據(jù)報(bào)道，在污灌土壤中，脊髓灰質(zhì)炎病毒冬季存活96天，夏季存活11天；灌溉停止23天后仍可在該土壤的蔬菜葉面上檢出病毒。土壤的粘土含量愈高，對(duì)病毒的吸附力愈大；反之則小。99

試驗(yàn)表明，砂壤土對(duì)污水中病毒的濾除率高達(dá)99.9％；而在砂土中，病毒可透過土層污染地下水。此外PH值低有利于病毒吸附，PH值升高則有利于病毒釋放。3、土壤病原體危害人類的主要途徑①人體排出的病原體直接或經(jīng)施肥和污灌污染土壤，在被污染的土壤土種植蔬菜瓜果，人體與污染土壤接觸或生吃這些蔬菜瓜果而感染致病(人—土壤—人途徑)。100②患病動(dòng)物排出病原體污染土壤，然后感染人體(動(dòng)物—土壤—人途徑)。③自然土壤中存在致病菌人體與土壤接觸而感染得病(土壤—人途徑)。4、防治上壤微生物污染的主要措施對(duì)人畜糞便和污水污泥進(jìn)行滅菌處理，再作肥料使用。糞便無害化處理的力法很多，可結(jié)合當(dāng)?shù)氐氖┓柿?xí)慣及衛(wèi)生要求，因地制宜（高溫堆肥、沼氣發(fā)酵等）101二、水體富營養(yǎng)化（一）、水體富營養(yǎng)化的概念水體富營養(yǎng)化是指氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入水體，使藻類和浮游生物旺盛增殖，從而破壞水體生態(tài)平衡的現(xiàn)象。湖泊、內(nèi)海、港灣、河口等緩流水體易發(fā)生富營養(yǎng)化。1021、水體富營養(yǎng)化的成因及指標(biāo)對(duì)水體富營養(yǎng)化的成因有不同的見解。多數(shù)研究者認(rèn)為，氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)濃度升高，是藻類大量繁殖的主要誘因，其中又以磷為關(guān)鍵因素。影響藻類生長的物理、化學(xué)和生物因素極為復(fù)雜，很難預(yù)測藻類的發(fā)展趨勢，也難以定出表征富營養(yǎng)化的指標(biāo)。

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目前一般采用的富營養(yǎng)化指標(biāo)是：水體含氮量大于0.20.3mg／L，含磷量大于010.02mg／L，生化需氧量大于10mg／L，細(xì)菌總數(shù)(淡水，pH79)達(dá)105個(gè)／mL，葉綠素a(藻類生長量的標(biāo)志)大于10g／L2、水體污染前后生物群體的特點(diǎn)未受污染前，水體中存在著大量的微生物種群，種群之間關(guān)系密切，各具特性，生物群體的特點(diǎn)是種類較多．每個(gè)種的個(gè)體數(shù)量較少。104受污染后，生物群體的種數(shù)減少，存活種的個(gè)體數(shù)量增加。污染嚴(yán)重時(shí)，往往只能看到少數(shù)種，但其個(gè)體數(shù)量很大。由于優(yōu)勢藻所含的色素不同，水體可呈現(xiàn)藍(lán)、紅、棕、乳白等不同顏色。赤潮(又稱紅潮)是海域中一些浮游生物爆發(fā)性繁殖所引起的水色異常現(xiàn)象，主要發(fā)生在近海海域。105

20世紀(jì)以后．赤潮發(fā)生的次數(shù)逐年增加。赤潮的顏色是由形成赤潮的優(yōu)勢浮游生物種類的顏色決定的。江河、湖泊中也可出現(xiàn)類似的現(xiàn)象，通常稱為水華(又稱水花)。近年來我國海域發(fā)生的赤潮。（下圖）106浙江舟山發(fā)生的赤潮1072006年10月2日，連云港連島西北部海域發(fā)生了赤潮，面積大約400平方公里。1082002年5月4-14日福建霞浦縣沿海赤潮1092001年廣東省海域發(fā)生赤潮12起圖為亞灣澳頭附近沿海赤潮110浙江海域出現(xiàn)7000多平方公里大面積赤潮111

（二）、富營養(yǎng)化水體中的主要生物種群富營養(yǎng)化水體中出現(xiàn)的生物主要是微型藻類。1、在海洋中形成赤潮的藻類在海洋中形成赤潮的藻類很多，現(xiàn)已查明有60多種。常見的有：腰鞭毛蟲、裸甲藻、短裸甲藻、棱角藻、原甲藻、中肋骨條硅藻、角刺藻、卵形隱藻、無紋多溝藻、夜光藻等。112

其中，腰鞭毛蟲又稱為甲藻、溝鞭藻，常見于北緯或南緯30的海水中，單細(xì)胞，具有兩根鞭毛，含有光合色素，細(xì)胞呈深褐、橙紅、黃綠等顏色。赤潮發(fā)生時(shí)，甲藻數(shù)目可達(dá)5×106個(gè)／ml。使局部海水呈現(xiàn)甲藻的顏色；此外甲藻可發(fā)熒光，即使在黑夜中亦清晰可見。占優(yōu)勢的藻類不同、赤潮的顏色也不同。例如，夜光藻、無紋多溝藻等形成的赤潮呈紅色，綠色鞭毛藻大量繁殖時(shí)呈綠色，硅藻多時(shí)則呈褐色。1132、在湖泊中形成水華的藻類在湖泊中形成水華的藻類以藍(lán)藻(藍(lán)細(xì)菌)為主，常見的有：微囊藻屬、魚腥藻屬、束絲藻屬和顫藻屬。藍(lán)藻是含有光合色素的原核生物，其光合作用的方式不同于光合細(xì)菌，相同于植物和真核藻類。藍(lán)藻種類很多，在水體富營養(yǎng)化時(shí)大量繁殖的約有20種。每種藍(lán)藻旺盛繁殖的持續(xù)時(shí)間各不相同。

1142007年5月10日，太湖水面漂浮著大量藍(lán)藻。（圖片）115

藍(lán)藻過度繁殖后，可造成水體缺氧而降低繁殖速度。一種藍(lán)藻的衰退可促進(jìn)其他藍(lán)藻的增殖，從而發(fā)生各種藍(lán)藻的演替現(xiàn)象。一些藍(lán)藻能進(jìn)行固氮作用。存在固氮藍(lán)藻時(shí)，磷成為發(fā)生水華的限制因素。有的固氮藍(lán)藻含有氣泡，氣泡隨藻齡的增長而加大。氣泡的功能是為藍(lán)藻提供浮力。光照較弱時(shí)，氣泡膨脹，使藍(lán)藻上浮至水表；光照很強(qiáng)氣池委縮，使藍(lán)藻下沉至弱光區(qū)。因此，在不同水體和不同光照條件下，水華藍(lán)藻在水體中的分布不盡相同。116（三）、水體富營養(yǎng)化的形成和影響因素1、水體富營養(yǎng)化的形成水體富營養(yǎng)化是水體生態(tài)演變的一個(gè)階段。這種演變既可以是”天然的”，也可以是“人為的”。（1）天然的水體富營養(yǎng)化天然的水體富營養(yǎng)化是自然環(huán)境因素改變所致的生態(tài)演變，其過程極為緩慢，常需幾千年甚至上萬年。117天然水體富營養(yǎng)化與湖泊的發(fā)生、發(fā)展和消亡密切相關(guān)，并受地質(zhì)地理環(huán)境演變的制約?？刂七@種水體富營養(yǎng)化的因子主要是內(nèi)源性的。水體中的藻類以及其他浮游生物能夠源源不斷地得到營養(yǎng)物質(zhì)而繁殖；死亡后，通過腐爛分解，又可把氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)釋放至水中，供下一代藻類利用。死亡的藻類殘?bào)w沉入水底，一代又一代地堆積，使湖泊逐漸變淺，直至成為沼澤。一些高山、極地湖泊的富營養(yǎng)化大多屬于天然的富營養(yǎng)化。118

（2）人為的水體富營養(yǎng)化

人為的水體富營養(yǎng)化是在人類活動(dòng)的影響下發(fā)生的水體生態(tài)演變。這種演變很快，可在短期內(nèi)出現(xiàn)。其控制因子主要是外源性的。例如，人為破壞湖泊流域的植被，促使大量地表物質(zhì)流向湖泊；或過量施肥，造成地表徑流富含營養(yǎng)物質(zhì)；或向湖泊洼地直接排放合有營養(yǎng)物質(zhì)的工業(yè)廢水和生活污水，均可加速湖泊富營養(yǎng)化。119

據(jù)1986—1990年對(duì)我國26個(gè)湖庫的調(diào)查，湖泊富營養(yǎng)化幾乎都是人為的富營養(yǎng)化。2、影響因素藻類的生長和繁殖與水體中的氮、磷含量成正相關(guān)，并受溫度、光照、有機(jī)物、pH值、毒物、捕食性生物等因素的制約。這些因素相互作用，共同影響水體富營養(yǎng)化的進(jìn)程。120（1）營養(yǎng)物質(zhì)水體生物生長所需的營養(yǎng)元素約有2030種。從藻類的組成（C106H263O110N16P2）看，除碳、氫、氧外，需要量最大的營養(yǎng)元素是氮和磷、氮和磷是制約藻類生長的限制因子，一般認(rèn)為這兩種營養(yǎng)元素誘發(fā)水體富營養(yǎng)化的濃度為：含氮量大于0.20.3mg／L，含磷量大于0.010.02mg／L。當(dāng)這兩種營養(yǎng)元素的濃度低于上述臨界值時(shí)，藻類不會(huì)過度增殖而導(dǎo)致富營養(yǎng)化。121（2）在自然水體中，氮、磷的存在形態(tài)氮的主要存在形態(tài)有氮?dú)?、銨、亞硝酸鹽、硝酸鹽以及有機(jī)氮等。其中以溶解的無機(jī)氮（銨和硝酸鹽），最易被藻類利用。磷的主要存在形態(tài)有正磷酸鹽、聚合磷酸鹽和有機(jī)磷等。其中溶解的正磷酸鹽最易被吸收。在大多數(shù)內(nèi)陸湖泊中，因有固氮藍(lán)藻，磷常成為富營養(yǎng)化的限制因子。

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在海洋中，氮、磷的重要性相當(dāng)。生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)田徑流均含氮和磷，經(jīng)過二級(jí)處理的出水亦含有大量氮和磷。將這些污水排入水體，可為藻類提供充足的養(yǎng)料，一旦其他條件適宜，藻類便可旺盛繁殖。123（3）季節(jié)與水溫藻類是中溫型微生物。因此在氣溫較高的夏季易發(fā)生藻類徒長。夏季的水體會(huì)產(chǎn)生分層，上層水暖比重小，下層水冷比重大。若無風(fēng)，上下兩層不會(huì)混層。這種情況尤以深水湖中為甚。由此導(dǎo)致水體上下層中藻類活動(dòng)、營養(yǎng)狀況及供氧狀況不同。124（4）光照充足的光照是藻類旺盛繁殖的必要條件。在水體中，上層光照較好而成為富光區(qū)，藻類的光合作用也相應(yīng)較強(qiáng)，釋放的氧氣可使溶解氧量達(dá)到過飽和的程度。當(dāng)上層藻類的生長密度較大時(shí)，光線不易透過，下層即成為弱光至無光區(qū)，藻類和其他異養(yǎng)菌主要進(jìn)行呼吸作用，消耗大量的溶解氧而使下層水處于缺氧狀態(tài)。125（5）PH值藻類生長的PH值范圍為79。我國大多數(shù)湖泊的pH值均在7.59.0之間，因而易發(fā)生藻類的過度增殖。（6）其他生物的影響水體中不存在其他拮抗性生物（如捕食性生物和藻體病原菌）時(shí)，有利于藻類增殖而發(fā)生富營養(yǎng)化癥狀。126（四）水體富營養(yǎng)化的危害水體富營養(yǎng)化破壞了水體自然生態(tài)平衡，可導(dǎo)致一系列惡果。其危害主要有：1、藻類大量繁殖，覆蓋水面，影響景觀。某些藻類產(chǎn)生紅色素，繁殖后數(shù)天內(nèi)使海水變成紅色，使人感到一片蕭條的景象。藻類過度繁殖會(huì)阻塞魚鰓和貝類的進(jìn)出水孔，影響它們的呼吸作用。1272、消耗溶解氧，致使水生生物大量死亡。在藻類進(jìn)行呼吸作用以及生物類尸體被微生物分解的過程中，溶解氧被大量消耗，造成水體嚴(yán)重缺氧，使魚、貝窒息而死。水產(chǎn)漁業(yè)蒙受嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。3、某些藻類體內(nèi)及其代謝產(chǎn)物含有生物毒素，引起魚、貝中毒病變或死亡。如鏈狀膝溝藻產(chǎn)生的石房蛤毒素是一種劇烈的神經(jīng)毒素。1284、產(chǎn)生氣味化合物，使水體散發(fā)不良?xì)馕?。藻類以及厭氧菌的代謝活動(dòng)可產(chǎn)生多種具氣味的化合物，如土臭味素、硫醇、吲哚、胺類、酮類等，使水體散發(fā)土腥味、霉腐味、魚腥味等臭味。5、影響給水處理和飲用水質(zhì)量。如果自來水廠以富營養(yǎng)化水體為水源，水中的藻體可堵塞濾池而影響生產(chǎn)；水中的毒素和氣味物質(zhì)也難以除盡，嚴(yán)重影響飲用水的質(zhì)量。129（五）水體富營養(yǎng)化的防治要防止水體富營養(yǎng)化，首先，必須控制營養(yǎng)物質(zhì)（主要是磷和氮）進(jìn)入水體。要加強(qiáng)水體生態(tài)學(xué)管理，合理施肥，防止肥料進(jìn)入河道。嚴(yán)格執(zhí)法，禁止生活污水和工業(yè)廢水的直接排放。對(duì)二級(jí)處理出水進(jìn)行深度處理，以去除氮、磷營養(yǎng)物。130

其次，要控制藻類的生長，可使用化學(xué)殺藻劑，在藻類尚未大量滋生前，殺死藻體。也可使用生物殺藻劑，利用噬藻體（藻類的致病菌），殺死藻體。采用機(jī)械或強(qiáng)力通氣使水層攪亂混合，也可收到顯著的抑藻效果。治理富營養(yǎng)化水體，可采取疏浚底泥，去除水草和藻類，引入低營養(yǎng)水稀釋和實(shí)行人工曝氣等措施。但這些措施所需的費(fèi)用很大，時(shí)間也長。131

富營養(yǎng)化水體中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，可設(shè)法利用。例如，在保證水中溶解氧量的條件下，飼養(yǎng)草食性或雜食性魚類；引水灌溉；撈取水草做飼料和肥料；挖取水體底泥作肥料、燃料或沼氣原料等。132三、微生物代謝產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的污染

物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境后，每種物質(zhì)都會(huì)受一種或多種微生物的作用，并產(chǎn)生復(fù)雜多樣的代謝中間體與終產(chǎn)物。133

在正常情況下，這些代謝產(chǎn)物不斷產(chǎn)生，也不斷轉(zhuǎn)化，處于動(dòng)態(tài)平衡之中。在特定條件下，有些代謝產(chǎn)物會(huì)大量積累，造成環(huán)境污染；有些代謝產(chǎn)物則是特殊的化合物，會(huì)對(duì)人類或其他生物產(chǎn)生不利的影響；更有甚者，有些代謝產(chǎn)物屬于致癌、致畸、致突變物質(zhì)。各類代謝產(chǎn)物長時(shí)間、低劑量地作用于人群，對(duì)人體健康構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。134（一）生物毒素自1888年發(fā)現(xiàn)白喉?xiàng)U菌毒素以后，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了許多微生物毒素。細(xì)菌、真菌、藻類和放線菌均可產(chǎn)生毒素。1351、細(xì)菌毒素（1）細(xì)菌毒素的種類根據(jù)毒素的釋放情況，可分為內(nèi)毒素與外毒素。內(nèi)毒素是微生物細(xì)胞的組分，通常為細(xì)胞壁的某一成分，只有當(dāng)菌體裂解或融溶時(shí)才能釋放。外毒素由微生物合成后，分泌到細(xì)胞外面。外毒素的毒力強(qiáng)于內(nèi)毒素，但耐高溫性不及內(nèi)毒素。溫度升至60℃以上時(shí)，外毒素遭到破壞。136

在環(huán)境中，一般內(nèi)毒素的危險(xiǎn)不大，因?yàn)榧?xì)菌內(nèi)毒素只有在動(dòng)物循環(huán)系統(tǒng)中釋放時(shí)才產(chǎn)生毒效。相反，外毒素則對(duì)人類的危害很大。常見的外毒素有白喉毒素、破傷風(fēng)毒素、氣壞疽毒素、霍亂腸毒素、肉毒毒素、葡萄球菌腸毒素等，其中以肉毒梭菌產(chǎn)生的毒素毒性最強(qiáng)。137

（2）肉毒梭菌的特點(diǎn)及種類肉毒梭菌，革蘭氏陽性，產(chǎn)芽孢，能運(yùn)動(dòng)，專性厭氧，能產(chǎn)生并分泌肉毒梭菌毒素。廣泛存在于土壤、淤泥、糞便中。根據(jù)菌體的生化反應(yīng)及其毒素的血清學(xué)反應(yīng)，可將肉毒梭菌分為A型、B型、C型、D型、E型、F型和G型。其中，A型、B型、E型和F型能引起人體中毒；C型和D型引起動(dòng)物中毒；G型對(duì)人和動(dòng)物的致病性還不清楚。138（3）肉毒梭菌侵染的范圍肉毒梭菌可侵染水果、蔬菜、魚、肉、罐頭、香腸等食品。在我國，多起肉毒中毒事故均由植物性食品（如臭豆腐、豆醬、豆豉、罐頭等）中的肉毒梭菌所致。（4）肉毒梭菌的生長條件肉毒梭菌的生長條件與產(chǎn)毒條件一致，厭氧；PH＞4.5；最適PH5.08.0；溫度5.042.5℃;

因菌株而異；當(dāng)環(huán)境含鹽量高于10％時(shí)。該菌完全停止生長。139（5）肉毒梭菌毒素毒性肉毒梭菌毒素是已知毒素中毒性最強(qiáng)的一種毒素，屬劇毒物。1gA型毒素既能使人致死，1mgA型毒素則能毒死2000萬只小鼠。各型肉毒梭菌毒素對(duì)熱敏感，在80℃、30min或100℃、1020min的條件下完全喪失功能。但對(duì)酸的抵抗力特別強(qiáng)，胃酸溶液24小時(shí)內(nèi)不能將其破壞，故可被胃腸道吸收，損害身心健康。140肉毒梭菌毒素是一種極強(qiáng)的神經(jīng)毒素，主要作用于神經(jīng)和肌肉的連接處及植物神經(jīng)末梢，阻礙神經(jīng)末梢乙酰膽堿的釋放，導(dǎo)致肌肉收縮不全和肌肉麻醉。中毒致死率一般為20％40％，最高可達(dá)76.2％。肉毒桿菌芽孢抵抗力很強(qiáng)，干熱180攝氏度5-15分鐘，濕熱100攝氏度5小時(shí)，高壓蒸氣121攝氏度30分鐘，才能殺死芽胞。1412、真菌毒素真菌毒素是指以霉菌為主的真菌代謝活動(dòng)所產(chǎn)生的毒素。早在15世紀(jì)就有麥角使人中毒的記載。直至今日，人畜食用霉變谷物而中毒的事件也時(shí)有發(fā)生。但是，只有在20世紀(jì)60年代末至70年代初先后發(fā)現(xiàn)島青霉毒素及黃曲霉毒素的致癌性以后，真菌毒素才真正引起人們的重視。142（1）真菌毒素致病的特點(diǎn)：①中毒常與食物有關(guān)，在可疑食物或飼料中經(jīng)常檢出產(chǎn)毒真菌及其毒素。②發(fā)病有季節(jié)性或地區(qū)性。③真菌毒素是小分子有機(jī)化合物，而不是高分子蛋白質(zhì)，它在機(jī)體中不產(chǎn)生抗體，也不能免疫。④患者無傳染性。⑤人和家畜家禽一次性大量攝入含有真菌毒素的食物和飼料，往往發(fā)生急性中毒；長期少量攝入則發(fā)生慢性中毒和致癌143（2）真菌毒素的種類至今發(fā)現(xiàn)的真菌毒素達(dá)300種。其中，毒性較強(qiáng)的有黃曲霉毒素、棕曲霉毒素、黃綠青霉素、紅色青霉毒素B、青霉酸等。能使動(dòng)物致癌的有黃曲霉毒素B1、黃曲霉毒素G1、黃天精、環(huán)氯素、柄曲霉素、棒曲霉素、島青霉毒素等。擔(dān)子菌綱中的某些蘑菇含有肼及肼的衍生物，具有毒性，且可使小鼠等動(dòng)物患肝癌或肺癌。144

1960年，英國倫敦附近的某養(yǎng)雞場．?dāng)?shù)月內(nèi)發(fā)生了10萬只火雞相繼死亡的事故。追蹤調(diào)查獲知，系食用污染了霉菌的花生粉所致；以后查明，一種黃曲霉菌產(chǎn)生的黃曲雷毒素導(dǎo)致了火雞的中毒死亡。（3）黃曲雷毒素的毒性黃曲霉毒素是劇毒物．也是致癌物。其毒性為氰化鉀的10倍、砒霜的68倍。145

按照毒理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)．半致死劑量(LD50)＜1mg/kg的毒物屬于特劇毒物。黃曲霉毒素B1的半致死劑量為0.294mg／kg,因此它是特劇毒物。此外，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明黃曲霉毒素還是強(qiáng)致癌物。它的主要靶器官為肝臟，亦可引起胃、腸、腎的病變。流行病學(xué)調(diào)查獲知，凡是食物中黃曲霉污染嚴(yán)重、人體實(shí)際攝入量高的地區(qū)，其肝癌發(fā)病率均較高。146

產(chǎn)生黃曲霉毒素的真菌主要為黃曲霉和寄生曲霉。黃曲霉中并非所有菌株都產(chǎn)毒素。但研究發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)毒菌株的比例有上升的趨勢，早期發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)毒菌株約占10％，現(xiàn)在已升至60％以上，寄生曲霉中產(chǎn)毒菌株所占的比例為100％。黃曲霉可侵染糧谷、蔬菜、煙草、豆類、水果、乳品、肉類、干果等，其中尤以玉米、花生最為常見，大米、小米、高粱次之。147

（4）黃曲霉毒素的種類現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的黃曲霉毒素有B1、B2、G1、G2、B2a、G2a、M1、M2、P1等。有17種黃曲霉毒素的化學(xué)結(jié)構(gòu)已經(jīng)確定。黃曲霉素可發(fā)出熒光。根據(jù)所發(fā)熒光顏色，可將黃曲霉素分為B族和G族。B族黃曲霉素發(fā)藍(lán)紫色熒光，G族黃曲霉素發(fā)黃綠色熒光。在黃曲霉素中，B1的毒性和致癌性最強(qiáng)。值得注意的是，在分離自花生和土壤的1626株黃曲霉中，90％菌株產(chǎn)生B1，檢出率很高。148（5）黃曲霉毒素B1的性質(zhì)在真菌毒素中，黃曲霉毒素B1是最為穩(wěn)定的一種。它耐高溫．2h高壓滅菌（12l℃）僅破壞1/31/4，4小時(shí)破壞1/2?？棺贤饩€。耐酸性和中性，但不耐堿性,在pH910的堿性條件下，黃曲霉毒素B1迅速分解。次氯酸鈉、氯氣、NH3、H2O2、SO2等也可使之失效。149（6）食品中黃曲霉毒素含量標(biāo)準(zhǔn)鑒于黃曲霉毒素的嚴(yán)重危害，許多國家制訂了食品中允許的黃曲霉毒素含量標(biāo)準(zhǔn)。世界衛(wèi)生組織66年定為30g／kg；70年降為20g／kg；75年再降為15g／kg。我國的標(biāo)準(zhǔn)是：玉米、花生油、花生及其制品不得超過20g／kg；大米及其他食用油不得超過10g／kg。其他糧食、豆類、發(fā)酵食品不得超過5g／kg；嬰兒代乳食品不得檢出。1503、藻類毒素甲藻是藻類中對(duì)人類威脅最大的藻種，它產(chǎn)生的毒素對(duì)人類劇毒。其毒性急，能在短期（212h）內(nèi)使人致死。但是，如果患者能活過24h，則能康復(fù)并不留后遺癥。鹽類、醇類可減弱藻類毒素的毒力，至今還沒有找到有效的解藥。藻類毒素可在貽貝及蛤體中積累，人食之即可中毒。赤潮發(fā)生時(shí)，貽貝將藻毒素積于內(nèi)臟；赤潮過后，二周內(nèi)積蓄的毒素即見消失；蛤?qū)⒍舅胤e于呼吸管中，毒素穩(wěn)定，赤潮過后一年仍未見消失。151紫貽貝翡翠貽貝152蛤153

有人從貽貝及蛤中提取獲得純的腰鞭毛蟲毒素，后來又從鏈狀膝溝藻培養(yǎng)物中獲得此毒素，說明貝類的毒素來自甲藻、如果鏈狀膝溝藻的含量超過200個(gè)／m1，食用該水中收獲的貽貝易發(fā)生中毒。腰鞭毛蟲毒素對(duì)小鼠的LD50為10g／kg體重（腹腔注射)；人口服1mg即被致死。該毒素溶于水，對(duì)熱穩(wěn)定，罐頭加工中的殺菌處理只能破壞70％。但是，由于在貝類體內(nèi)毒素多積存于內(nèi)臟，如果食用前將肝、胰腺等去除，可確保安全。1544、放線菌毒素某些放線菌的代謝產(chǎn)物可使人中毒，甚至引起腫瘤及致癌。洋橄欖霉素是肝色鏈霉菌的產(chǎn)物，毒性很強(qiáng)．可誘發(fā)肝、腎、胃、腦、胸腺等發(fā)生腫瘤。洋橄欖霉素的結(jié)構(gòu)類似蘇鐵苷，故認(rèn)為它的致癌作用也類似于蘇鐵苷。蘇鐵苷本身不具致癌性。經(jīng)葡萄糖苷酶或腸道細(xì)菌水解成蘇鐵苷元—甲基氧化偶氮甲醇后才產(chǎn)生致癌作用。155（二）氣味代謝物氣味是影響環(huán)境質(zhì)量的重要因子。在環(huán)境污染中，它有早期預(yù)警的作用。聞到氣味說明污染物可能已達(dá)有害濃度。供水系統(tǒng)的不良臭味是生物學(xué)家、公共衛(wèi)生學(xué)家及水處理工程師共同關(guān)心的一個(gè)老問題。世界上有許多城鎮(zhèn)以河流、湖泊、水渠、港口水為飲用水源，水源周期地產(chǎn)生不良?xì)馕督o生活帶來了諸多不便。156氣味物質(zhì)不僅污染大氣和水體，造成感官不悅．而且還可被水生生物吸收并蓄積于體內(nèi)，影響水產(chǎn)品(如淡水魚)的品質(zhì)。（三）酸性礦水黃鐵礦、斑銅礦等含有硫化鐵。礦山開采后，礦床暴露于空氣中。由于化學(xué)氧化作用，礦水酸化，pH降至4.52.5。在這種酸性條件下，只有耐酸微生物(如氧化硫硫桿菌和氧化亞鐵硫桿菌)能夠生存。157

氧化硫硫桿菌能把硫氧化為硫酸，氧化亞鐵硫桿菌則能把硫酸亞鐵氧化為硫酸鐵。經(jīng)過這些細(xì)菌的作用，礦水酸化加劇，有時(shí)pH降到0.5。這種酸性礦水隨雨水徑流，或滲漏至地下，或順河道下流，可破壞自然生物群落，毒害魚類，影響人類生活。158（四）、甲基汞在微生物的作用下，汞、砷、鎘、鍗、硒、錫和鉛等重金屬離子，均可被甲基化而生成毒性很強(qiáng)的甲基化合物。其中，給世人留下深刻印象的首推甲基汞化合物。震驚世界的日本水俁病以及瑞典馬群的大量死亡，均為甲基汞中毒所致。從1953年到1960年，日本水俁灣的漁民先后有116人因食用含汞的魚、貝而發(fā)生不可逆轉(zhuǎn)的中毒，其中有43人死亡，他們都是氯乙烯工廠排放含汞污水的受害者。

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在自然條件下．汞可發(fā)生非酶促甲基化和酶促甲基化。1、汞的非酶促甲基化在中性水溶液中，以甲基鈷胺素作為甲基供體，汞可被轉(zhuǎn)化為甲基汞。這種轉(zhuǎn)化是純化學(xué)反應(yīng)，能快速而定量地進(jìn)行。在有氧和厭氧條件下，汞的甲基化均能順利完成。1602、汞的酶促甲基化在自然界，除個(gè)別情況外，甲基汞都是在微生物的作用下形成的。微生物的作用可分為直接作用與間接作用。

直接作用是指直接在微生物酶的催化下發(fā)生的甲基化過程。例如，一些微生物借助胞內(nèi)的甲基轉(zhuǎn)移酶，將甲基鈷胺素上的甲基轉(zhuǎn)移結(jié)汞離子而形成甲基汞。161

間接作用則是指在微生物體外發(fā)生的甲基化過程。例如，微生物將環(huán)境中的維生素B12（鈷胺素）轉(zhuǎn)化成甲基鈷胺素，然后通過化學(xué)反應(yīng)與汞合成甲基汞；或者微生物將環(huán)境中的錫轉(zhuǎn)化成甲基錫，然后通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)移甲基，形成甲基汞。與甲基錫類似，甲基鎘也可作為汞甲基化的甲基供體。162

排人環(huán)境的汞大多為無機(jī)汞（元素汞和汞離子），經(jīng)過微生物的甲基化作用后，形成的甲基汞毒性增強(qiáng)，使汞的危害大大加劇。水體中酶促甲基化的速率受pH值的影響。在中性和堿性條件下、微生物的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物主要是二甲基汞，這種化合物不溶于水，易揮發(fā)而逸入大氣。在弱酸性條件下，微生物的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物主要是甲基汞，二甲基汞也易分解為甲基汞。甲基汞溶于水，可在水中長期滯留并被魚、貝類水生生物吸收。163

水體中酶促甲基化的速率也受通氣的影響。雖然在厭氧及有氧條件下微生物均可進(jìn)行甲基化作用，但在缺氧時(shí)．水體會(huì)產(chǎn)生大量硫化氫，汞與硫離子結(jié)合生成難溶的硫化汞，使汞的甲基化反應(yīng)難以進(jìn)行。在自然水體中，微生物的甲基化作用限于底泥表層，這與通氣有關(guān)。如果污泥中有動(dòng)物攪動(dòng)，污泥層的甲基化區(qū)域可向下深入。164

水體中酶促甲基化的速率還受微生物種類的影響。在含有10g／mL氯化汞(相當(dāng)于汞7g／mL)的培養(yǎng)液中培養(yǎng)60h，匙形梭狀芽孢桿菌可產(chǎn)生0.14g／mL甲基汞（相當(dāng)于汞0.13g／mL），無機(jī)汞的轉(zhuǎn)化率約為2％。在另一種菌的培養(yǎng)液里，經(jīng)過44h轉(zhuǎn)化，2g氯化汞只產(chǎn)生6ng甲基汞，轉(zhuǎn)化率為0.3％165

在汞污染水域，魚體內(nèi)的汞主要以甲基汞的形態(tài)存在。關(guān)于魚體