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硫酸盐还原菌的环境适应性研究

发布:多吉利        来源:www.duojili.cn  

硫酸盐还原菌的环境适应性研究

摘要:采用S培养基培养的方法对硫酸盐还原菌(一下简称“SRB”)进行了分离与鉴定。实验通过对SRB的生理性和生化特性的了解,结合其生存条件和存在状态进行研究,得出了主要的环境因素中pH值和温度对SRB活性的影响关系,并提出采用合适的环境因素来更好地控制SRB的生长代谢活动,以寻求有效的防治措施来控制硫酸盐还原菌引起的腐蚀,延长有关设备的正常使用寿命。

关键词:硫酸盐还原菌;硫化氢;影响因子

微生物腐蚀是指由于生物膜内部微生物的存在和其生命活动而引起的腐蚀。当金属表面存在微生物时,由于金属表面与微生物膜之间界面处的pH值、溶解氧的浓度、有机物和无机物的种类及浓度、矿化物的浓度等都大大有别于本底溶液,生物膜内所发生的生化反应就会改变腐蚀的机理和速率。而硫酸盐还原菌所引起的腐蚀在微生物腐蚀中占有很大的比例,其引起的腐蚀广泛存在于土壤、海水供水系统,油田注水系统,造纸、航运、水电、核电、地热及化学工业的冷却水系统中。因此,控制硫酸盐还原菌引起的腐蚀成为许多研究者的热点问题。据不完全统计,目前硫酸盐还原菌已有12个属,近40个种,如脱硫弧菌(Desufovibrio)、脱硫肠状菌(Desulfotma—culum)和脱硫单胞菌(Desulfomonas)等。硫酸盐还原菌是一种厌氧的革兰氏阴性菌,单细胞,无色,无芽孢,以单根鞭毛运动。其在广泛利用有机物的同时把硫酸盐、亚硫酸盐、硫、硫代硫酸盐和连二亚硫酸盐还原成硫化氢,不沉积铁的氧化物。硫酸盐还原菌普遍生长于土壤、河水、海水、油田中,在浅至地下lm的粘土、深至3000 m的海底中均发现SRB的存在。为了更好地确定合适的环境因素来控制SRB的生长代谢活动,提出有效的防治措施,本文研究了环境因素中酸碱度pH和温度T对SRB生长的影响,得出了其生存环境中pH和T的范围,以期更好控制SRB菌体的腐蚀周期。

1 材料和方法

1.1 培养基

培养基是指利用人工方法将合适微生物生长繁殖或积累代谢产物的各种营养物质混合配制而成的营养基质。培养基一般应含有微生物生长繁殖所需要的碳源、氮源、能源、无机盐、生长因子和水等成分。此外,为了满足微生物生长繁殖或积累代谢产物的要求,必须控制培养基的pH。

培养基成分:K2HP04 0.5g,NH4C1 1.0g,Na2SO4 1.0g,CaCl2,2H20 0.1g,MgS04•7H20 2.0g,70%~L酸钠溶液5.0g,蒸馏水1000mL,Fe(NH4) S04)2•6H20 0.2g。

1.2 实验方法

1.2.1 pH影响的测试方法

取出经过高温灭菌处理的液体培养基,冷却,置于(37±1)℃培养箱中恒温培养5d。把5.5Ls培养基分成l0份,pH值分别调至4.5、5.0 、5.5、6.0、 6.5、7.0、7.5、 8.0、8.5、 9.0。每份配制好的

培养基溶液各制成3个样本基(玻璃瓶为:经过高压灭菌锅灭菌的250mL带密封胶塞玻璃细口瓶,每瓶注进180mL)。用消毒过的移液管移取10mL菌种液到18个培养基中,塞上胶塞,在恒温箱中保持恒温30℃培养7d时间,7d后用硫氮测定仪测产生的硫化氢(H2S)总量。

1.2.2 温度T影响的测试方法

取出经过高温灭菌处理的培养基溶液,冷却,置于(37±1)℃培养箱中恒温培养5d。将配好的培养基溶液的pH调至7.0左右,制成21个样本基(玻璃瓶为:经过高压灭菌锅灭菌的250mL带密封胶塞玻璃细口瓶,每瓶注进180mL)。用消毒过的移液管移取10 mL菌种液到21个培养基中,塞上胶塞。按照每3瓶为一组,分别置于20℃、25℃ 、30℃、35℃、40℃、45℃ 、50℃下恒温培养5d。5d后用硫氮测定仪测产生的硫化氢(H2s)总量。

2 实验结果

2.1 DH影响的测试结果 

7d后打开瓶塞,能闻到臭鸡蛋般的硫化氢(H2s)味道;把浸有AgNO3液体的试条置于瓶口,试条迅速从边缘开始向内变黑。这些现象均表面培养基里的SRB大量生长。

目测结果:pH=5.5~8.0的酸碱度内,培养基溶液变黑、变混浊,下部均有黑色悬浮絮状物质产生;pH<5.5及pH>8的培养基溶液表现为培养液的棕色澄清,无混浊产生。

仪器测定结果:用硫氮测定仪测试的结果如图1所示,pH=4.0~9.0内,硫化氢产生量呈曲线变化:pH=7.5时所测得的H2S浓度最高,pH<5.5及pH>8时H2S的测定值为0。

现象及测定结果表明:pH=6.5 7.5是SRB生长的适宜pH,最佳pH为7.5,小于5.5或大于8时SRB不能生长。

2.2 温度影响测定结果

5d后打开瓶塞,能闻到臭鸡蛋般的硫化氢(H2S)味道;把浸有AgNO 液体的试条置于瓶VI,试条迅速从边缘开始向内变黑。这些现象均表面培养基里的SRB大量生长。

目测结果:所有培养基溶液均变黑、变混浊,在T=25~45℃的温度范围内培养基溶液变黑颜色最明显,混浊度也最高,下部均有黑色悬浮絮状物质产生。

仪器测定结果:用硫氮测定仪测试的结果如图2所示,T=25℃~45℃的温度范围内的H2S浓度较高,且T=35℃时浓度最高。

现象及测定结果表明:温度直接决定SRB的生长速度与代谢活动,实验证明最适宜SRB的生长温度是25℃ ~45℃,35℃时SRB生长代谢活动最旺盛,为最佳生长温度。

3 讨论与结论

3.1 讨论

pH影响微生物的活动是由于氢离子与细胞膜中的酶相互作用的结果,同时也影响细胞壁上的酶活性。合适的pH环境对微生物生长繁殖而言是必须的,硫酸盐还原菌对pH值的适应能力很强,合适SRB生长的pH范围较广(一般在pH=5.5~9.0甚至更广一些的环境都适合SRB的生长繁殖),实验测得其中最适宜的pH为7.5。本次实验值显然与国内外其它文献提供的数据有出入,结果不尽相同的原因是多方面的,我认为可能是由于本实验是以代谢产物硫化氢气体(H2S)作为最终评价指标所导致的。首先硫化氢属酸性化学气体,能微溶于水,降低培养基的pH值,影响测定结果;再者,硫化氢可能与培养基里面的组分发生化学反应而影响了测定结果。总之,原因是多方面的,需在今后的实验中加以改进和论证。

有学者认为,SRB可分为中温菌和高温菌两种,前者一般在T=30℃ ~35℃环境下生长,后者适合在T=55~60℃生长。温度直接决定SRB的生长速度和代谢活动,温度过高或过低均会抑

制SRB的生长。本实验所采用的菌种乃常温条件下采集得到的,属常温下较容易生长的类型,同时,根据不同温度条件下所测得的硫化氢气体的浓度数据,可以推断本实验的SRB细菌属中温菌,实验测得最适宜其生长繁殖的温度为T=30℃,温度低于20℃时SRB较难生长,几乎没有产硫化氢的代谢活动。除了以上两个因素以外,溶解氧、杀菌剂、水化物以及流体动力学等都能影响硫酸盐还原菌生物膜的形成和腐蚀产物的沉积。而水环境中氯离子和铁硫化物存在协同腐蚀作用,在饱和硫化氢溶液中氯化钠不仅影响腐蚀速率,还影响腐蚀产物。

3.2 结论

(1)常温条件下采集得到的SRB生存适应能力较强,代谢活动陕,具有较强的腐蚀能力。

(2)pH是影响硫酸盐还原菌生长繁殖最重要的因素之一。适合SRB生长的pH范围较广,中温SRB在pH=5.5~9.0之间能生长繁殖,其中pH=7.5是最合适的酸碱度条件,但pH<5.5及pH>8时H 的测定值为0,中温SRB不能生长。因此可以得出:通过调节环境中的pH能达到控制中温SRB生长的目的。

(3)温度T是影响硫酸盐还原菌生长繁殖另一个最重要的因素。实验证明最适宜SRB的生长的温度是T=25℃ ~45℃ ,其中T=3℃是最合适的温度,温度T<20℃时H2s的测定值很低,中温SRB几乎不生长。因此可以得出:通过控制环境中的温度来减缓SRB的生长,达到控制细菌繁殖过快的目的。

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