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现如今,腐蚀成为油田生产工作的重要问题,腐蚀带来的巨大经济风险约占发达国家国民生产总值的1~4%。碳钢是石油和天然气行业中使用最广泛的管道材料之一,解决碳钢的腐蚀问题将大幅减少石油行业的经济损失。传统金属防腐方法成本较高或者容易产生次生环境问题,微生物防腐蚀是一项新的绿色防腐技术,研究者们发现了众多能够抑制金属腐蚀的微生物并探讨其抑制金属腐蚀的机理。本文筛选出一株嗜油荧光假单胞菌,既能减缓碳钢腐蚀,又能降解原油,避免管道堵塞,主要结论如下。(1)长庆油田五厂(定边)油田采出水p H值为5.23呈弱酸性,有机物浓度为2408 mg/L,此外,油田采出水含盐量非常高,这可能是引起管道腐蚀的重要原因。(2)将油田采出水与原油泥混合均匀,经梯度稀释后采用涂布平板法和平板划线法分离菌种,镜检后分离出23株菌。采用腐蚀失重法和塔菲尔曲线外推法筛选出了4株能够抑制Q235B碳钢腐蚀的细菌,分别为蜡状芽孢杆菌、荧光假单胞菌、红串红球菌和腐蚀节杆菌,而诸多研究均表明假单胞菌不但可以减缓金属腐蚀,且其所有谱系均可降解烷烃,是常见的石油烃类降解菌,因此选择荧光假单胞菌进行后续实验。该菌现保藏于中国典型培养物保藏中心(CCTCC),并命名为荧光假单胞菌FSYZ01,经测定,该菌的原油降解率为61.07%。(3)将碳钢样片在水、LB培养基和油田采出水中浸没13天,用光学显微镜粗测碳钢样片表面的腐蚀产物厚度,结果表明接菌后碳钢样片的腐蚀产物厚度较未接菌的薄,分别从198μm、59μm、106μm降低至122μm、34μm、87μm。碳钢样片的宏观、微观形貌表明接菌后的碳钢样片腐蚀程度比未接菌的轻,此外,LB培养基也具有良好的腐蚀抑制能力。腐蚀失重结果表明碳钢样片在各腐蚀环境下浸没13天后,接菌的碳钢质量损失分别比未接菌的减少了32.23%,54.07%和78.34%。腐蚀电位测定结果表明,接菌后三种腐蚀环境中的电位均正向移动,其中,油田采出水中碳钢样片的腐蚀电位正移动最多,缓蚀效果最明显。XRD结果表明荧光假单胞菌FSYZ01通过呼吸作用消耗了O2,阻止了铁氧化物的进一步氧化。FT-IR、XPS结果表明该菌可通过—C=O—、—COO—、—C-OH官能团与Fe(II/III)结合,形成―络合物-腐蚀产物保护层‖而减缓腐蚀。XPS结果还表明该菌的加入不仅降低了油田采出水中有机物的浓度,且其与腐蚀产物形成的阻隔屏障起到了物理阻隔的作用,阻隔氧气接近金属表面。Py-GCMS结果表明该菌对原油中C12至C20的烷烃具有良好的降解能力。(4)荧光假单胞菌FSYZ01抑制碳钢腐蚀的机理:该菌通过呼吸作用消耗氧气,使得金属表面的氧气浓度降低;该菌的生物膜吸附在金属表面形成生物膜屏障,阻隔了氧气与金属的接触;该菌可通过—C=O—、—COO—、—C-OH官能团与Fe离子结合,发生化学吸附作用形成自组装膜,从而保护金属。