油藏发酵细菌的鉴定及石油烃厌氧生物降解研究

摘要

本文采用已遭生物中等降解的原油为碳源，于高温(60℃)富集培养，研究油层采出水中发酵性细菌的生理生化特性、代谢产物特征及不同代谢方式对石油烃厌氧生物降解的影响，目的是为了更全面地认识油藏厌氧微生物菌群，更深入地研究石油烃厌氧代谢过程，更系统地研究微生物采油技术和厌氧生物修复技术的机理。 研究成果如下：(1)采用Hungate厌氧操作技术，自油层采出水中分离获得了7株发酵性细菌，分别属于4个不同的属，菌株SC-2、SC-5、OX1-1和LD2-1均属于热厌氧杆菌属(Thermoanaerobacter)，菌株SD-2属于脱硫肠状菌属(Desulfotomaculum)，菌株DS-1属于脱硫弧菌属(Desulfovibrio)，菌株L-5-2属于热袍菌属(Thermosipho)。(2)通过生理生化鉴定，确定菌株SC-2、SC-5均为严格厌氧的嗜热发酵性细菌(能耐受75℃)，利用葡萄糖发酵产生乙醇、乙酸、H2和CO2。(3)采用已遭生物中等降解的原油为碳源，分别在硝酸盐还原、硫酸盐还原和产甲烷条件下，60℃富集培养6个月。实验结果表明，3种代谢途径下细菌群落都存在不同程度上的菌群结构变化，产甲烷条件下古菌菌群结构变化明显。基因文库中古菌都属于广古菌门(Euryarchaeota)，主要分为3大类—甲烷微菌目(Methanomicrobiales)、古球菌目(Archaeoglobales)和甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)。产甲烷条件下，生物厌氧降解后原油的沥青质和非烃含量均有增加；随着培养时间的延长，C2925-降藿烷/C30藿烷值不断增大，C30藿烷有逐渐降解为C2925-降藿烷的趋势。顶空气体组分主要是甲烷和CO2，甲烷的碳同位素呈高负值(-66‰～-75.3‰)，二氧化碳的碳同位素偏重(-2.4‰～0.25‰)，符合公认的生物成因甲烷的碳同位素标准(-100‰～-55‰)。这是国内首次在严格厌氧条件下，通过不同的代谢方式于高温条件下研究石油烃的生物降解过程，并且首次在国内的研究报道中发现厌氧生物降解过程中存在明显的C30藿烷转变为C2925-降藿烷的过程。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：英文缩略表

声明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2研究目的和意义

1.2.1不同厌氧代谢方式对石油烃的降解作用

1.2.2高温条件下石油烃厌氧生物降解研究

1.3国内外研究现状

1.3.1烃厌氧降解微生物学研究进展

1.3.2烃厌氧代谢机理研究进展

1.3.3烃厌氧降解的酶学及功能基因研究进展

第二章油藏中发酵性细菌的分离及生理生化特征

2.1样品采集地油藏地质特征

2.2实验材料

2.3实验方法

2.3.1实验装置

2.3.2富集培养

2.3.3分离纯化

2.3.4形态学研究

2.3.5生理生化鉴定

2.3.6 16S rRNA基因扩增、测序及系统发育树构建

2.3.7基因组(G+C)mol％含量的测定

2.3.8不同培养条件对代谢产物的影响

2.3.9代谢产物对菌株生长的影响

2.4实验结果

2.4.1富集培养物和分离菌株的概述

2.4.2热厌氧杆菌SC-2的生理生化鉴定、系统发育分析及代谢产物特征

2.4.3热厌氧杆菌SC-5的生理生化鉴定及系统发育分析

2.5讨论

2.6本章小结

第三章 实验条件下石油烃厌氧生物降解研究

3.1实验目的

3.2实验材料

3.2.1样品来源

3.2.2实验方法

3.3实验结果

3.3.1石油烃厌氧降解过程中微生物学特征

3.3.2石油烃厌氧降解过程中生物标记化合物特征

3.3.3生物降解气组分、含量及同位素特征

3.4讨论

3.4.1油藏微生物菌群结构的研究

3.4.2油藏的微生物作用

3.5本章小结

第四章全文结论、工作不足与展望

4.1全文总结

4.1.1油藏中发酵性细菌的富集及分离

4.1.2菌株SC-2和SC-5的生理生化及代谢产物特征

4.1.3实验条件下厌氧微生物的群落结构分析

4.1.4实验条件下石油烃地球化学变化研究

4.2工作不足与展望

4.2.1地球化学数据有待进一步分析

4.2.2未获得能利用原油的硝酸盐还原和硫酸盐还原富集培养物

4.2.3未获得能厌氧降解烃类的纯培养物

4.2.4未获得起始烃厌氧生物降解的功能基因

参考文献

附录

致 谢

作者简历