微生物腐蚀(microbially induced corrosion,MIC)是指由各种微生物的生命活及其代谢产物直接或者间接对金属所造成的腐蚀。已发现的包括细菌、古细菌和真菌在内的许多微生物会导致腐蚀,与微生物腐蚀有关的细菌主要有铁细菌(FB)、硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria,SRB)、腐生菌(TGB),其中以SRB的腐蚀最为严重。


SRB是一类在无氧或局部缺氧条件下,以有机碳源为电子供体,将硫酸盐、亚硫酸盐、硫代硫酸盐等含硫氧化物作为有机物的电子受体还原成硫化氢的厌氧微生物。SRB几乎对所有常见金属材料如钢、铝、锌、铜和合金金属等都有腐蚀作用。de Queiroz等研究发现,微生物容易在金属表面形成生物膜,从而引起局部腐蚀。在油田回注水中,高浓度的硫酸根离子能引起SRB的大量繁殖,产生H2S、FeS,严重腐蚀注水管线和钻采设备,该过程也称为油田的微生物酸化(microbial souring)。硫化氢会加速腐蚀速率,同时污染原油,降低原油品质,增加后续处理成本,此外其本身具有较大毒性,对工作人员的生命造成严重威胁。生成的硫酸亚铁沉淀则会导致油层堵塞以致降低油层渗漏率,使得开采难度大大增加。油藏酸化导致油田的正常生产受到危害,造成巨大经济损失。


金属锈蚀每年在全球范围内造成2.5万亿美元的经济损失,约占全球生产总值的3.4%,而微生物腐蚀(microbiallyinduced corrosion,MIC)占其中的30%。MIC多发生于原油生产、自来水产业、发酵车间等的管道系统以及码头、港口和码头上的钢桩等环境。已有研究表明,我国石油产业每年由于SRB腐蚀所造成的经济损失就高达数亿美元。此外生产管道系统,尤其是动力水系统的管道,包括设备的换热系统,腐蚀非常严重,导致的生产损失也很大。


油田上普遍采用氯、甲醛、戊二醛和季铵盐等杀菌剂抑制SRB,虽然化学杀菌剂对细菌的杀菌效率高且操作简单,但会造成环境污染、危害人类健康。长期使用杀菌剂会使SRB产生抗药性。近年来人们发现,利用微生物之间的竞争、拮抗和寄生作用可杀死或抑制SRB。生物竞争抑制技术具有环境友好、价格低廉、处理范围大、操作简单等特点,但SRB在管道中生长会形成生物膜,对于生长在生物膜内的SRB固着菌,杀菌剂和生物竞争抑制技术发挥作用有限。


为了实现上述目的,陕西华森盛邦科技有限公司&西北大学发现一种噬菌体能够有效对SRB进行杀伤和/或抑制,从而明显减弱或抑制SRB引起的各种影响。

噬菌体(Caudovirales myoviridae),于2023年1月4日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心,其保藏编号为CGMCC45383,保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号,中国科学院微生物研究所(缩写为CGMCC),简称SRB7757。

噬菌体SRB7757的一步生长曲线


将对数期宿主菌液与噬菌体按照最佳感染复数混合,37℃培养,定时取样立即用0.22um无菌过滤器过滤,保存于4℃,待取样结束后统一进行梯度稀释,利用双层平板法验证。以感染时间为横坐标,噬菌体数量(pfu/ml)为纵坐标绘制一步生长曲线并计算裂解量,结果如图所示。


从图中可看出SRB7757潜伏期为4h,裂解期为32h,36h之后噬菌体数量不再增加,达到稳定期。计算其最大爆发量约为100PFU/cell。


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