微生物的來源

 

　�。�1）從環境中分離獲得。油田的地表、地下水源和土壤中通常含有大量有機質，微生物會大量繁殖，分離后可獲得適應性較強的微生物，這是獲取微生物較為簡易的一種手段。何新等從油田采出液中分離出一種高適應性降解菌，該菌能夠降解原油中的烴類來獲取生長所需碳源。

 

　�。�2）通過人工培養篩選后馴化獲得。在許多高溫、高礦化度及化學驅油田中，油井產出污水的溫度及鹽濃度較高，且可能含有大量殘存化學處理劑，而多數情況下直接分離得到的微生物并不具備抗高溫、高鹽及抗化學藥劑特性。因此，以特定油田的產出污水為培養基，采用人工培養篩選技術及微生物馴化技術，培養篩選出能適應高溫高鹽等苛刻污水條件，同時又對聚丙烯酰胺有高降解性能的微生物。

 

　�。�3）通過基因工程獲得。將分散于多種微生物中的能產生聚丙烯酰胺降解生物酶的各種基因，通過基因工程技術轉入一種微生物體內，使此種微生物同時產生多種聚丙烯酰胺降解生物酶。這是今后獲得高性能微生物的有效手段。

 

　　聚丙烯酰胺的微生物降解機理

 

　　據報道，對驅油用聚丙烯酰胺有生物降解作用的微生物（主要是細菌）有硫酸鹽還原菌、腐生菌、產堿假單胞菌、梭狀芽孢桿菌等，其作用過程和機理為：微生物剛處于含聚丙烯酰胺的環境中時需經歷一個適應過程，即微生物體內控制產生聚丙烯酰胺生物降解酶的基因選擇性激活過程；當微生物逐漸適應此生存環境后，為獲得生存所需的碳或氮源，基因控制產生可降解聚丙烯酰胺的生物酶。由于驅油用聚丙烯酰胺為陰離子型，而微生物體通常也帶部分負電，因此微生物難以直接作用于聚丙烯酰胺分子鏈上的—COO-，而是以作用于不帶電的—CONH2為主。在非蛋白質類還原性物質和胞外其他物質的參與下，微生物釋放的脫氨酶使分子鏈的C—N鍵斷開，解離出NH2-，剩下的—CO+與OH-結合生成—COOH。另外在氧存在下，微生物釋放的單加氧酶可使聚丙烯酰胺主鏈末端的—CH3逐漸斷開，被其他微生物酶分解。在多種微生物酶、還原性物質、胞外物質及氧的參與下，聚丙烯酰胺大分子鏈被逐步氧化分解成短鏈小分子，最終被分解成CH4、CO2、H2O等，而解離出來的NH2-和分解出的小分子有機物則作為氮源和碳源被某些微生物利用。

 

　　在微生物降解過程中，在多種微生物酶和胞外物質的聯合作用下，聚丙烯酰胺的分子結構被破壞，大分子鏈裂解成小分子鏈，又進一步分解成微生物的營養源，結果使聚丙烯酰胺溶液的黏度下降；此外在微生物作用下，聚丙烯酰胺分子鏈上的酰胺基被分解氧化成羧基，故聚丙烯酰胺溶液體系的酸性增加，酰胺基數量下降。

 

    聚丙烯酰胺微生物降解的評價方法

 

　　由1.2可知，微生物作用后聚丙烯酰胺溶液體系的黏度降低，酸性增加，酰胺基數量下降，羧基數量增加。故理論上凡是可以測定上述參數變化的方法均可作為微生物降解聚丙烯酰胺的評價方法，黏度法就是常用的簡易方法之一。但在實際操作過程中，聚丙烯酰胺溶液黏度降低只能反映出聚丙烯酰胺長鏈的旋轉半徑縮短，而且溶液pH降低也會導致聚丙烯酰胺黏度相應降低，故不能確切說明是長鏈發生了斷裂；而溶液pH的變化也只能從宏觀上粗略反映溶液中酸基數量增加，間接反映酰胺基被氧化后羧基數量增多。所以，黏度和pH均不能反映微觀條件下聚丙烯酰胺大分子結構的變化。

 

　　筆者認為，利用酰胺基（如淀粉-碘化鎘光度法）和聚丙烯酰胺相對分子質量的變化（如凝膠滲透色譜法、光散射法），以及分子鏈結構的變化（如掃描電鏡法、核磁共振法等）共同分析聚丙烯酰胺的降解程度較為準確。

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