嗜热耐盐烃降解菌Geobacillus sp.WJ-2降解原油性能研究
夏文杰，董汉平，俞理
(中国科学院 渗流流体力学研究所，河北 廊坊，065007)
摘要：以液蜡为唯一碳源，从大庆油田龙虎泡区块采油污水样中分离到一株高效嗜热耐盐的兼性烃降解菌WJ-2，经形态观察、生理生化实验和16S rRNA基因序列分析，初步鉴定为地芽孢杆菌Geobacillus sp.。在有氧或者厌氧条件下，该菌均在45~75 ℃和0~10% NaCl溶液中生长良好，其最适生长温度为65 ℃，最适盐的质量分数为3.0%；该菌株能以原油为唯一碳源生长并合成生物表面活性剂, 发酵7 d，生物表面活性剂产量在好氧条件和厌氧条件下分别为19.89 g/L和11.69 g/L。薄层层析和显色反应表明WJ-2产出的表面活性剂组成在好氧和厌氧条件下不相同。经GC气相色谱和族组分柱层析对菌株WJ-2在好氧和厌氧降解下原油组分分析结果表明：该菌在好氧下优先降解较轻组分，在厌氧条件下优先降解重质组分，原油黏度分别降低71.57%和77.45%，凝固点分别降低5 ℃和8 ℃。在好氧和厌氧条件下该菌可在一次水驱基础上分别进一步提高采收率6.96%和6.42%，可有效应用于高温高盐油藏微生物驱现场试验。
关键词：嗜热耐盐；生物表面活性剂；气相色谱；族组分；物理模拟；采收率
中图分类号：Q939.97；TE39；TE357 文献标志码：A 文章编号：1672-7207(2012)01-0008-09
Oil-degrading characterization of thermophilic and halotolerant strain Geobacillus sp. WJ-2
XIA Wen-jie, DONG Han-ping, YU Li
(Institute of Porous Flow and Fluid Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Langfang 065007, China)
Abstract: Strain WJ-2 which was identified as Geobacillus sp. by morphology, physiological and biochemical identification and analysis of 16S rDNA sequencing was characterized to degrade crude oil and produce biosurfactant at high temperature and salinity. It could grow at 45-75 ℃ and 0-10% (mass fraction) of NaCl, and the optimal temperature and NaCl concentration is 65 ℃ and 3.0%, respectively. Under aerobic or anaerobic condition, the strain could utilize crude oil as sole carbon source to synthesize biosurfactant that the yield is 19.89 g/L and 11.69 g/L, respectively. Based on thin layer chromatography and chromogenic reaction, the purified biosurfactant is extracted from two conditions contain different compounds. Gas chromatography and group composition analysis reveal that the strain WJ-2 has a preference of utilizing light components under aerobic condition, degrading heavy components under anaerobic condition and decreasing the viscosity by 71.57% and 77.45% and freezing point of crude oil by 5 ℃ and 8 ℃, respectively. Sand cores were used to simulate the actual environment in Daqing petroleum reservoirs. The results show that the oil recovery of strain WJ-2 under aerobic and anaerobic condition increases by 6.46% and 5.92%, respectively.
Key words: thermophilic and halotolerant; biosurfactant; gas chromatography; group composition; physical simulation; oil recovery
微生物采油依靠微生物代谢产生酸、二氧化碳或生物气扩大含油层的孔隙，增加原油的流动性；或是把重质的烃类分解成更易流动的短链化合物, 以及产生生物表面活性剂、生物聚合物等物质，其中利用细菌产表面活性剂来提高原油采收率是近年来研究较多的方法之一。微生物能够合成多种生物表面活性剂[1]。相对分子质量低的生物表面活性剂主要是脂肪酸、糖脂类、脂肽类、中性脂、磷脂等；相对分子质量高的生物表面活性剂主要是两性多聚糖、蛋白、脂多糖、脂蛋白或者这些生物高聚物的复杂混合物[2-3]。这些生物表面活性剂能提高原油采收率, 其作用机理是能使烃类乳化，在水相中形成小的水包油或者油包水乳化液滴, 增加两相接触面积，降低界面张力，改变岩石表面的憎水性质，增加原油的流动性，从而提高原油采收率[4]。与化学合成表面活性剂相比, 微生物代谢产出的表面活性剂具有洗油能力强、吸附滞留量小、稳定性高、耐盐、耐温以及无毒等优点。半个多世纪的研究及现场应用证明该技术是可行的，具有较高的经济效益、独特的优点和广阔的发展前景。然而，油藏环境往往具有高温、高矿化度的特点，要在这些油藏中进行微生物采油，必须具有耐温、耐盐的高效菌种。在环境中耐高温、高盐的菌种不少，但在微生物采油上耐高温耐盐且能降解原油乳化效果好的菌种较少，一些具有很好乳化效果的菌种又不能适应高温高盐的油藏环境，对高温高盐油藏的采油一般不采用微生物 驱[5-7]，因此，筛选嗜热耐盐且能降解原油乳化效果好的菌种成为关键。本文作者以液蜡为碳源从油藏地层水中得到一株高效的烃降解菌，研究该菌生理生化的性质及其以原油为碳源代谢产出生物表面活性剂的性能，采用薄层层析(TLC)和显色反应分析产物组成；采用气相色谱全烃组分分析和原油族组分柱层层析分析菌株作用原油前、后的组分变化，并测定微生物作用前、后原油黏度和凝固点的变化；通过物模实验评价菌株WJ-2在提高石油采收率上的应用潜力。
1 材料与方法
1.1 菌种和培养基
以液蜡为唯一碳源，经平板初筛和摇瓶复筛, 从大庆龙虎泡油藏地层水筛选到一株高温耐盐烃氧化细菌WJ-2，在温度为-84 ℃的甘油管中保存。
种子培养基：NH4NO3 2.5 g/L，Na2HPO4 1.0 g/L，MgSO4·7H2O 0.5 g/L，NaCl 1.5 g/L，酵母粉0.1 g/L，液体石蜡10%，pH为7.5~7.8。采用250 mL锥形瓶装液蜡培养基100 mL，在1×105 Pa压力下灭菌30 min，接种地层水量5%，于转速180 r/min下旋转摇床，于65 ℃培养7~14 d。
原油培养基：(NH4)2SO4 4.0 g/L，Na2HPO4 1.5 g/L，KH2PO 4 3.5 g/L，MgSO4·7H2O 0.25 g/L，酵母粉0.05 g/L，原油10%，去离子水配制，pH为7.5~7.8。用250 mL锥形瓶装培养基100 mL，在1×105 Pa压力下灭菌30 min，用于原油降解乳化效果实验。
1.2 菌种鉴定
菌株WJ-2从甘油管中划线接种到1.8%琼脂的LB培养平板上，于65 ℃静置培养36 h，挑取单菌落涂于载玻片并固定化，在光学显微镜下观察细胞个体形态，并测量菌体大小。细菌的革兰氏染色、芽孢染色、生理生化等鉴定参见文献[8]。
用大连宝生物公司生产的DNA快速提取试剂 盒提取菌株WJ-2总DNA，采用大肠杆菌通用引 物(27F,5'-AGAGTTTGATYMTGGCTCAG-3'；1492R，5'-CGGTTACCTTGTTACGACTT-3')对WJ-2菌株16 S rDNA序列进行PCR扩增，反应体系(100 μL)为：模板DNA 1 μL，Taq 10 x 缓冲液10 μL，dNTP 100 mol/L, DNA 聚合酶2.5 U，引物各1 μL。聚合酶链反应(PCR)条件为：于94 ℃预热5 min；于94 ℃变性30 s，于58 ℃退火45 s，于72 ℃延伸1.5 min并循环30次；于72 ℃延伸10 min。然后，将PCR产物与pMD18-T载体连接，转化到大肠杆菌DH5α感受态细胞中，筛选阳性重组子送大连宝生物公司测序。将测得的16S rDNA序列在GenBank进行比对，对获得的同源序列进行分析，应用ClusterX2.0软件进行多序列比对，采用Mega4.0软件中的Neighbor-Joining法构建进化树。
1.3 菌种生长条件
研究菌株在好氧和厌氧条件下最适应生长条件，分别将菌株WJ-2置于不同温度和不同盐度条件下进行培养。培养所用的培养基为LB培养基。在最适生长温度的测定中，将菌株WJ-2以相同接种量接种到培养基中，分别置于20，37，45，50，55，60，65，70，75和80 ℃温度下，于转速180 r/min下培养2 d。在盐度对菌株生长影响的研究中，调节LB培养基中的NaCl质量分数为1.0%，3.0%，5.0%，8%，10%，12%，15%，20%和25%，接入相同菌液量，于65 ℃和180 r/min下培养2 d。以不加菌LB培养基为空白，生长检测指标采用紫外光分光光度计UV-9100于波长600 nm处测量培养液的吸光值OD。
芽孢在结构和化学成分上均有别于营养细胞，所以芽孢也就具有了许多不同于营养细胞的特性。芽孢最主要的特点就是抗性强，对高温、紫外线、干燥、电离辐射和很多有毒的化学物质都有很强的抗性。采用紫外分光光度法检测芽孢数量，参见文献[9]。
1.4 生物表面活性剂的提取、鉴定和性质
取对数增长期的WJ-2菌液15 mL接种到250 mL原油培养基中，于65 ℃和200 r/min下好氧和厌氧培养7 d，取适量降解培养物于4 ℃以8 000 r/min离心20 min 除菌体和上层油相，中层清液中加入6 mol/L HCl，调节pH至2.0，出现絮状沉淀，于4 ℃以8 000 r/min离心20 min收集沉淀，即为粗品。粗品用二氯甲烷重新悬浮，搅拌过夜，悬浮液用滤纸过滤，然后用等体积pH 8.0的去离子水抽提2次，每次静置3 h，收集水相。用6 mol/L HCl调节水相pH至2.0，出现絮状沉淀，于4 ℃以8 000 r/min离心25 min收集沉淀，干燥称质量得到纯化后的表面活性剂。纯化后表面活性物质的定性定量分析，参见文献[10-13]。
菌体亲油性测定：用BATH方法对菌株WJ-2菌体细胞表面的疏水性进行测定，参见文献[14-15]。
CMC(临界胶束浓度)的测定[16-17]：将纯化后的生物表面活性剂配置成不同质量浓度的溶液，含量分别为0，20，40，60，80和100 mg/L，采用POWEREACH JK99C型自动表面张力仪板法检测其表面张力，绘制表面活性剂浓度与表面张力关系曲线，从而确定CMC。
1.5 降解原油性能研究
好氧降解实验：将处于对数生长期的Geobacillus sp.WJ-2 菌液，按5%的接种量加入到200 mL原油培养基中，在65 ℃和200 r/min条件下培养7 d。
厌氧降解实验：将配制好的原油培养基转入 500 mL的三角瓶中，边通N2边煮沸20 min 除去其中的溶解氧，向除氧后的培养基内加入0.05%的半脱氨酸和0.01% 的刃天青染料作为溶氧指示剂，饱和氮气，将瓶口密封，于121 ℃灭菌20 min后用无菌注射器按5%的接种量接种，在65 ℃和200 r/min条件下培养7 d。
全烃组分气相色谱GC分析和原油族组分柱层析分析[18-19]：取适量在好氧和厌氧条件下降解原油样品，于8 000 r/min离心20 min，收集上层残余油，加入适量正己烷，密闭条件下充分振荡混匀萃取，静置分层后取出大部分有机相，重复萃取3次，萃取的有机相合并一起加入角鲨烷至终浓度为0.006%(质量分数)作内标，使用HP-6890GC气相色谱仪进行全烃组分分析，响应信号用归一化法可求得各组分的质量分数。色谱分析条件如下：柱长为30 m，内径为0.22 mm毛细管，柱温为50~310 ℃，气化温度为310 ℃，检测温度为320 ℃；氢火焰离子化检测器载气为氮气，燃气为氢气(流速30 mL/min)和空气(流速300 mL/min)。微生物作用后残余油脱水脱气后按照石油天然气行业标准SY/T 5118—2005和SY/T 6338—1997进行原油族组分柱层析分析；采用 BROOKFIELD DV-Ⅱ型黏度计按照石油天然气行业标准SY/T 0520—2008测量；采用SYD-510型石油产品凝点试验器按照石油天然气行业标准SY/T 5887—1993测定微生物菌种作用前后原油的凝固点。
石油降解率测定：采用紫外分光光度法测定，参见文献[18-19]。
1.6 物模实验驱油效果评价[20]
1.6.1 实验仪器与材料
仪器有：2PB20C平流泵、FY-3型恒温箱、0.2 MPa压力表、ZXZ-0.5型旋片式真空泵、岩芯管和各种大小的石英砂。
材料有：石英砂、大庆油田龙虎泡地层水及原油、菌株WJ-2菌液。
1.6.2 实验方法
(1) 使用3根岩芯直径为2.5 cm，管长为20 cm，其中3号为对照岩芯。石英砂模拟地层状况按比例混合均匀，人工压制、填实。
(2) 将制备好的3根岩芯管通氮气测气相渗透率。
(3) 3根岩芯管用大庆油田龙虎泡地层水中抽真空饱和24 h，比较饱和地层水前后的岩芯管质量差以确定孔隙体积VP，然后算出孔隙度。
(4) 测量在恒定流速下整个岩芯段的压差，通过达西定律确定绝对渗透率。
(5) 用大庆油田龙虎泡脱水脱气原油驱替岩芯管中的地层水直至出口产出液中含水小于2%，计量驱出水体积即原油饱和体积，计算出原始含油饱和度。
(6) 将2%(体积分数)的WJ-2菌液(0.2VP)注入到1号和2号岩芯，与3号空白岩芯一起然后放在65 ℃的恒温箱中静置7 d。
(7) 用地层水后续水驱。
(8) 微生物提高采收率RMEO。
2 结果与分析
2.1 菌种描述及鉴定
该菌在固体LB培养基上65 ℃培养1 d，菌落呈圆形，土黄色，隆起呈凸透镜状，边缘为波状半透明，表面湿润。在OPTON AXIOVERT35型倒置生物显微镜放大1 000倍观察，细胞呈直杆状，大小为(0.6~0.9) μm×(1.8~3.6) μm，端生芽孢，革兰氏染色为阴性，未见鞭毛。触酶，H2S实验，淀粉水解，纤维素水解，甲基红(MR)实验均为阳性；苯丙氨酸脱氨，尿酶实验，氧化酶，溶菌酶抗性实验，络氨酸降解，吲哚实验，明胶液化，络蛋白水解，V-P实验都为阴性；穿刺实验表明：WJ-2为兼性好氧菌。PCR扩增得到菌株WJ-2的16S rRNA基因片段，经DNA测序序列全长1 465 bp，在GenBank上序列登录号为FJ788895。将整个序列提交到NCBI数据库GenBank进行Blast比对发现：WJ-2与Geobacillus sp.菌株的最高同源性为95%，采用Neighbor-Joining法构建系统发育树见图1。通常认为16S rRNA基因的同源性小于97%，可以认为是同属中的不同种，根据以上判断，菌株WJ-2有可能是地芽孢杆菌属的1个新种。
2.2 菌株生长条件
WJ-2菌株在不同条件下生长的情况如图2所示。以没有加入菌体的空白LB培养基为标准，OD小于0.2时视为生长差。在好氧条件下WJ-2菌株在低于 40 ℃时生长差，在 45~75 ℃时菌体生长较好，高于75 ℃时菌体生长浓度下降，80 ℃后几乎没有生长，其中最适生长温度为65 ℃；厌氧条件下生长与好氧条件下生长趋势相似。60 ℃之前，在厌氧条件下WJ-2生长比好氧条件下生长缓慢，60 ℃以后菌株生长加快，菌体浓度高于好氧生长下生长的浓度。这可能是在好氧和厌氧条件下因能量基质不同，使得菌体的代谢途径或功能不一样，影响了菌体的生长，或者是因为在厌氧条件下菌体形成的芽孢数量高于好氧条件下生成量。通过对芽孢数量的检测，厌氧条件下WJ-2形成的芽孢数量为7.24 个/mL，比好氧条件下形成的多1.29 个/mL，如图2(a)所示。同样，盐度对菌株生长的影响实验，在好氧和厌氧条件下菌株耐受的NaCl质量分数可达10%(质量分数)，在0~10% NaCl溶液内，菌株生长代谢旺盛，菌量较高；随着盐浓度的升高，菌量逐渐减少，10%以后几乎没有生长。但在厌氧条件下，菌体浓度在各个NaCl质量分数下均比好氧条件下的高；通过对芽孢数量的检测得60 ℃以后厌氧下芽孢数量比好氧下的多。由此可见WJ-2适应NaCl质量分数范围为0~10%，结果见图2(b)。综上所述，菌株WJ-2菌属于嗜热耐盐菌，适合于高温高矿化度油藏。
图1 菌株WJ-2基于16SrDNA序列为基础的系统发育树状关系图
Fig.1 Phylogenetic tree of Pseudomonas aeruginosa.WJ-2 16S rDNA sequences
图2 菌株最适生长条件
Fig.2 Optimal growth condition of strain
2.3 菌株产生表面活性剂性能研究
以原油为唯一碳源，在好氧和厌氧条件下的Geobacillus sp.WJ-2菌株的发酵动力曲线如图3所示。由图3可见：Geobacillus sp.WJ-2菌株在有氧和无氧条件下均能有效利用原油代谢合成生物表面活性剂。在有氧条件下，在发酵初期0~20 h菌体处于适应期，生物表面活性剂(BS)的产量很低；当菌体生长进入对数生长期20~60 h时，BS的产量开始快速增加，尤其是20~50 h间BS增长速率大于50~60 h间BS的增长速率；第60 h后菌体的生长达到顶峰，进入稳定期，但BS的产量仍在增大，到90 h时BS产量达到峰值，为19.89 g/L。随后，菌体的衰亡速度加快，BS的产量有减小的趋势。随着细胞的生长和BS的变化，细胞疏水性在第70 h达到最大值78.4%，发酵液的表面张力从68.14 mN/m 降至25.01 mN/m，见图3(a)。通过SAS软件对BS产量和生物量进行相关分析发现：BS产量与菌体生物量之间存在显著正相关(线性相关系数r=0.984, 分位数p＜0.001)。在厌氧条件下，与好氧条件下相比，菌体生长对数生长期时间较长为 50 h，BS从第28 h时才开始增长，到达第50 h时就趋于平稳，BS产量达到峰值，为11.69 g/L，相应的发酵液从67.73 mN/m 降至32.08 mN/m，见图3(b)。通过SAS软件对糖脂产量和生物量进行相关分析发现：BS产量与菌体生物量之间存在显著正相关(r=0.911, p＜0.001)。可见：WJ-2在好氧条件下产生的生物表面活性剂较多，相应的发酵液，但在厌氧条件下菌体对数时间长，菌体生物量较高。WJ-2在好氧条件下与在厌氧条件下生长和代谢途径不同，这可能是氧化还原电位的差异造成的。
从WJ-2降解动力学可以看出：WJ-2在好氧和厌氧条件下生长和代谢途径不同，其代谢产物也有差异。将经酸水解后的样品稀释液，通过生物表面活性剂进行提纯、鉴定、TLC分析和显色反应性质分析表明：在好氧和厌氧条件下生成的表面活性剂，用硫酸-蒽酮显色后均呈蓝绿色，说明表面活性剂样品中含有糖类成分；用茚三酮显色均呈紫黄色，说明表面活性剂样品中含有蛋白质组分；表面活性剂样品的丁酮抽提物用钼酸铵-高氯酸显色均呈蓝-黑色斑点，说明表面活性剂样品中含有脂类物质。采用苯酚-硫酸法，用葡萄糖作为标准品制备标准曲线，经过多次测定糖类含量(质量分数)分别为40.26%和35.78%；采用二氯甲烷/甲醇法[14-15]，经过多次测定脂类含量(质量分数)分别为20.47%和31.17%；采用结晶牛血清蛋白作为标准品制备标准曲线，经过多次测定蛋白质含量(质量分数)分别为15.35%和26.42%。通过测定表面张力与BS质量浓度之间的关系得到好氧和厌氧发酵下产生的BS的临界胶束质量浓度见图4，从图4可以看出：在好氧条件下产生的BS其临界胶束质量浓度为16 mg/L，厌氧下为22 mg/L，这种差异是由于好氧和厌氧条件下菌株代谢途径不同，产生的BS成分不一样，不一样的物质就会有不同的表面活性，从而形成不同临界胶束质量浓度。
图3 降解动力学曲线
Fig.3 Kinetics of degradation
图4 临界胶束浓度的测定
Fig.4 Determination of critical micell concentration
2.4 降解乳化原油性能
很多研究报道通过微生物降解作用改变原油性质从而提高石油采油率，如降低凝固点、改变润湿性等。将经微生物作用前后的龙虎泡原油用正己烷萃取，以角鲨烷为内标，进行气相色谱分析见图5。由图5可见：菌株WJ-2对原油中各种正构烷烃都有不同程度的降解。降解前后各成分含量按照面积归一法定量，气相色谱测定降解前后原油正构烷烃变化如表1、图6和图7所示。在好氧和厌氧条件下降解，w(Pr)/w(Ph)(Pr为姥鲛烷；Ph为植烷)变化不大，w(Pr)/w(C17)和w(Ph)/w(C18)均有所降低，且在好氧条件下降低较多，说明WJ-2在好氧条件下对原油的降解更为剧烈，正构烷烃在增加，异构烷烃在减少。从表1可以看出：WJ-2菌作用后，龙虎泡油田原油小于C22的组分有很大的提高，而大于C22的组分大幅度下降。w(C21-)/ w(C22+)和w(C21+C22)/w(C28+C29)变大，轻组分含量相对增加，重组分含量相对减少。
从图6(a)和图7(a)可见：在好氧条件降解时，C8~C9和C23+的原油组分含量下降，分别从38.26% 和1.93%降至35.27%和0.86%，C9~C22组分总含量从59.81%增至63.87%；C41，C42和C43降解完全，主峰从C23移至C19。从图6(b)和图7(b)可见：在厌氧条件下，C8~C11短链烷烃和C32~C43长链烷烃的含量分别从7.65%和6.08%降至6.26%和3.64%，C12~C31组分总含量从86.27%增加至90.1%；C40，C41，C42和C43降解完全，主峰从C23移至C20。这说明WJ-2在好氧和厌氧条件下对原油均具有降解作用，均使相对分子质量较大的组分降解为相对分子质量小的组分，增加原油的流动性。所不同的是，菌株在好氧条件下降解作用偏向中长链烷烃(C23~C43)和短链烷烃(C8~C9)，而在厌氧条件下菌株的原油降解作用偏向长链烷烃(C32~C43)和短链烷烃(C8~C11)，这种差异可能是由于两者氧化还原电位的不同，能量水平的不同使得菌体对原油具有不同的代谢方式。
图5 全烃气相色谱图
Fig.5 Alkanes analysis by gas chromatography
表1 微生物降解前后原油组分变化
Table 1 Component of crude oil before and after microbial degradation
图6 微生物降解前后原油饱和烃的变化
Fig.6 Changes of alkanes before and after microbial degradation
图7 微生物降解前后原油饱和烃组分分布
Fig.7 Distribution of alkanes before and after microbial degradation
通过对原油族组分经柱层析分析，WJ-2好氧和厌氧作用前后，大庆龙虎泡油田原油的4大组分变化见表2。从表2可以看出：菌株作用后，龙虎泡原油的饱和烃分明显增加，芳香、非烃和沥青质的含量明显减少，尤其在厌氧条件下，菌对芳香族和沥青质的降解更为剧烈，说明WJ-2对重质组优先利用。这可能是在厌氧条件下，氧化还原电位降低，能量水平限制不利于菌体对原油中C23~C32之间组分的氧化。该结果与WJ-2作用前后龙虎泡原油气相色谱分析结果相吻合。通过对各组分降解率的计算，发现菌株WJ-2在好氧条件下对龙虎泡原油的降解率达58.50%，厌氧条件下为54.00%；通过对微生物降解前后原油黏度和凝固点的测定，好氧和厌氧条件下黏度分别降低71.57%和77.45%；在好氧和厌氧条件下，凝固点分别降低5 ℃和8 ℃。综上可知：WJ-2在好氧和厌氧条件下对原油的降解采用了不同的方式，不同的代谢途径使得菌体在生物量变化、代谢产物的合成以及原油成分变化上有很大的差异，但均可以以原油为碳源和能源，改善原油性质，增加原油的流动性。
表2 微生物作用前后原油组分组成
Table 2 Composition of crude oil before and after microbial degradation
表3 物理模拟基本模型参数
Table 3 Parameters of physical simulation
2.5 物模实验驱油效果评价
表3所示为物理模拟基本的模型参数，1号为好氧条件下注入了WJ-2菌液和空气(0.5VP)的填砂管，2号为厌氧条件下注入WJ-2菌液的填砂管，3号为没有注入菌株的空白对照组。通过对实验结果分析发现：微生物WJ-2菌液驱油在其他相同条件下，与空白水驱方式相比，其采收率明显提高，残余油饱和度则明显下降，好氧和厌氧实验的微生物驱采收率比空白水驱的采收率分别提高了6.96%和6.42%，具有显著提高采收率的效果，可用于现场的微生物驱油，结果见表4。
表4 物理模拟RMEO实验结果
Table 4 Physical simulation test of RMEO
3 结论
(1) WJ-2菌为地芽孢杆菌Geobacillus sp.，基因序列的相似性高达95%，可能是地芽孢杆菌中一个新种。WJ-2是一株嗜热耐盐，在好氧和厌氧条件下均以原油为碳源且能产出表面活性剂的烃降解菌，其代谢产物具有较好的表面活性。在好氧和厌氧培养过程中生成生物表面活性剂，经分析其成分均有糖类物质、脂类物质以及蛋白类，但是，各个成分的相对含量不相同，因此，临界胶束质量浓度也有差异，分别为16 mg/L和22 mg/L。在好氧和厌氧条件下可以使原油的轻质组分增加，重质组分降低，黏度分别降低71.57%和77.45%，凝固点分别降低5 ℃和8 ℃，增强了原油的流动性。
(2) 该菌株在好氧和厌氧条件下均能以原油为碳源，以不同的代谢方式对原油进行降解，产生有利于驱油的代谢产物；同时，该菌能够在高温高盐度的条件下生长，适合高温高矿化度油藏的微生物驱油。基于该菌株WJ-2的石油降解特性，可以用于石油污染土壤修复。
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(编辑 杨幼平)
收稿日期：2011-01-09；修回日期：2011-05-08
基金项目：国家高技术研究发展计划(“863”计划)项目(2009AA063504)
通信作者：夏文杰 (1984-)，男，湖北咸宁人，博士研究生，从事微生物采油研究；电话：010-69213741；E-mail: sjkr5201314@hotmail.com
