噴氣燃料

噴氣燃料中微生物污染的研究概況

楊浩;熊云;和倩倩;龍泉芝;李曉然

【摘要】噴氣燃料微生物污染會造成嚴(yán)重危害，對于飛行安全和油料儲存安全都

是巨大威脅。針對噴氣燃料中主要微生物(枝孢霉菌和硫酸鹽還原菌)、微生物引起

的危害、微生物檢測方法以及防治措施四個方面進(jìn)行了介紹，并對噴氣燃料中微生

物的研究進(jìn)行了展望。%Themicrobialcontaminationofjetfuelcancau

riousproblems,anditisagreatthreattoflightsafetyandstorage

paper,mainmicrobesinjetfuel(hormoconisresinaeand

sulfatereducingbacteria)werediscusd;problemscaudbymicrobial

contaminationwereintroducedaswellasmicrobialdetectionmethods

andmicrobialcontaminationcontrol.

【期刊名稱】《當(dāng)代化工》

【年(卷),期】2015(000)006

【總頁數(shù)】5頁(P1377-1380,1384)

【關(guān)鍵詞】噴氣燃料;微生物;危害;檢測方法;防治措施

【作者】楊浩;熊云;和倩倩;龍泉芝;李曉然

【作者單位】中國人民解放軍后勤工程學(xué)院，軍事油料應(yīng)用與管理工程系，重慶

401331;中國人民解放軍后勤工程學(xué)院，軍事油料應(yīng)用與管理工程系，重慶

401331;中國人民解放軍后勤工程學(xué)院，軍事油料應(yīng)用與管理工程系，重慶

401331;中國人民解放軍后勤工程學(xué)院，軍事油料應(yīng)用與管理工程系，重慶

401331;中國人民解放軍后勤工程學(xué)院，軍事油料應(yīng)用與管理工程系，重慶

401331

【正文語種】中文

【中圖分類】X131

最早發(fā)現(xiàn)噴氣燃料微生物污染問題是在上世紀(jì)30年代，有研究者發(fā)現(xiàn)噴氣燃料中

細(xì)菌產(chǎn)生的H2S會加速飛機(jī)燃料系統(tǒng)的腐蝕[1]。接著BushnellandHaas等發(fā)現(xiàn)

燃料儲存罐底部水相中有微生物的存在，他們發(fā)現(xiàn)這些微生物可以將噴氣燃料中烴

類作為碳源[2]。上世紀(jì)50年代末到60年代初航空煤油中的微生物問題被廣泛報(bào)

道[3]。Neioef等發(fā)現(xiàn)枝胞霉菌可以代謝燃料中的烴，并可以在含水量很低的燃料

中存活幾個月[1]。Ferrari等在1990-1996期間收集的幾百個航空渦輪燃料JP-4

樣品，分析微生物污染的出來，主要微生物污染為：油相中的枝孢霉

(Hormoconisresinae)及曲霉(AspergillusFumigatus)和水相中的假單胞菌屬

(Pu-domonas)、黃桿菌屬(Flavobacterium)、氣單胞菌屬(Aeromonas)，而

且80%的水相樣品中都分離出了硫酸鹽還原菌(SulfateReducingBacteria)[4]。

另外Passman等在1992-1996年之間調(diào)查的四百個煉油廠、零售商的汽油儲存

罐中發(fā)現(xiàn)60%的樣品存在明顯的微生物污染[5]。我國從2009年下半年開始，對

北京、天津、上海虹橋和廣州等4個機(jī)場油料公司，進(jìn)行微生物污染的監(jiān)控，監(jiān)

控結(jié)果發(fā)現(xiàn)，微生物污染問題確實(shí)存在[6]。

噴氣燃料中微生物種類很多，可分為三類，1.真菌：樹脂枝孢霉(Hormoconis

resinae)、擬青霉(PaecilomycesVarioti)、煙曲霉(AspergillusFumigatus)等。

2.細(xì)菌：假單胞桿菌(Pu-domonas)、弧菌(Vibrio)、芽孢桿菌(Bacillus），硫

酸鹽還原菌(SulfateReducingBacteria)等。3.酵母菌：紅酵母(Rhodotorula)、

假絲酵母(Candida)、球擬酵母(Tomlopsis)等[7]。綜合國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，對噴氣

燃料質(zhì)量以及儲存影響最嚴(yán)重的主要是枝胞霉菌(Hormoconisresinae)和硫酸鹽

還原菌(SulfateReducingBacteria)[8-14]。

1.1枝孢霉菌

枝孢霉菌是最早從油品污染物中分離出來的真菌之一，同時(shí)也是最常見的真菌。它

主要以油品中碳鏈長度為8～20的烴為碳源[15]。枝孢霉菌可以在油品中產(chǎn)生孢

子，并且這些孢子可以在無水的環(huán)境下存活幾年。有研究表明，枝孢霉菌在25°C

條件下只需游離水的濃度為80×10-6，便可在燃料中生存。枝孢霉菌生長最適宜

溫度為25～30°C，最適宜pH為3.5～6[16]。在瓊脂培養(yǎng)基上，枝孢霉菌菌落的

顏色從淺棕色到灰棕色再到橄欖綠色[17]。袁祥波等在微生物污染比較嚴(yán)重的噴氣

燃料中，分離出來的微生物真菌主要為枝孢霉菌，并對噴氣燃料懸浮物和真菌之間

的關(guān)系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)枝孢霉菌是引起噴氣燃料懸浮物的重要原因之一[18]。

1.2硫酸鹽還原菌

硫酸鹽還原菌(SulfateReducingBacteria)種類繁多，并廣泛存在于自然界中，它

是一類可以將硫氧化物以及元素硫還原成硫化氫的這類細(xì)菌的總稱。硫酸鹽還原菌

主要存在于水相以及底部淤泥中，基本上為厭氧型細(xì)菌[19]。HectorF.等利用

16rRNA技術(shù)對硫酸鹽鹽還原菌種系進(jìn)行研究，將硫酸鹽還原菌分為四類：革蘭氏

陰性菌、革蘭氏陽性菌、嗜熱細(xì)菌和嗜熱古細(xì)菌[19]。硫酸鹽還原菌適宜pH為

5～9，適宜溫度范圍也很大，一般認(rèn)為30°C為最適宜溫度[20]。研究發(fā)現(xiàn)，硫

酸鹽還原菌代謝產(chǎn)生的硫化氫會增加油品酸性,這不僅會降低噴氣燃料品質(zhì)，還會

腐蝕輸油管道以及油罐金屬壁，對儲油安全造成嚴(yán)重威脅[21]。另外研究發(fā)現(xiàn)硫酸

鹽還原菌代謝產(chǎn)生的硫化物還可以腐蝕飛機(jī)含銀的零部件，這對飛行安全造成不可

預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn)[22]。美國1991年的一份調(diào)查報(bào)告表明：每年由硫酸鹽還原菌造成的

腐蝕損失高達(dá)到60億美元[23]。

通常情況下油相和罐底水相中微生物的接觸時(shí)間很少，所以不會造成燃料化學(xué)性質(zhì)

的變化。儲油罐中油相遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于底部的水相，而且油相中缺少微生物生長所必需的

無機(jī)養(yǎng)分。因此大多數(shù)情況下，微生物活動范圍只限于底部水相和油水界面。但隨

著儲油時(shí)間的增長，特別是在那些維修保養(yǎng)不好的油罐中儲存的燃料，油品的品質(zhì)

以及儲油安全都將受到影響。

微生物污染的危害可以分為兩個方面：（1）微生物生長引起的危害；（2）微生

物代謝引起的危害[9,24]。

2.1微生物生長引起的危害

絲狀真菌和可產(chǎn)生胞外聚合物的細(xì)菌會生成緊密菌膜以及淤泥，這些會堵塞過濾器、

輸油管和一些小孔徑零件，造成機(jī)器失靈[25]。這些菌膜和淤泥還會堵塞油罐的排

水系統(tǒng)，使得底部水分不能有效排除。另外，菌膜可以減少或者阻止殺菌劑進(jìn)入油

罐底部的水相中，并且底部的淤泥可以吸收部分殺菌劑，使其失去活性，這些都會

降低殺菌劑的效果，從而在一定程度上促進(jìn)了微生物的生長[9]。飛機(jī)油箱油量探

針附近微生物產(chǎn)生的淤泥會造成飛機(jī)油料表的失靈，另外懸浮物會在燃油控制噴嘴

處發(fā)生團(tuán)聚,導(dǎo)致管口堵塞,發(fā)熱,進(jìn)而有可能損害渦輪發(fā)動機(jī),造成嚴(yán)重的后果[26]。

2.2微生物代謝引起的危害

2.2.1微生物的腐蝕作用

微生物代謝產(chǎn)生一些腐蝕性產(chǎn)物：有機(jī)酸、硫化氫、氨以及硫酸等。這些腐蝕性產(chǎn)

物不僅會腐蝕金屬壁和零件，也可以降解一些復(fù)合有機(jī)材料，比如橡膠管和以及油

罐密封圈，并會加速沉積物的生成[10,27]。這些腐蝕性產(chǎn)物還會破壞油罐保護(hù)涂

層，這樣裸露部分和覆蓋部分就形成了陽極和陰極，形成電化學(xué)腐蝕[28]。部分好

氧的微生物代謝過程中消耗氧氣，造成局部缺氧，電子從氧含量低的部位流向含氧

量的部位，造成局部腐蝕[29,30]。貼在這里正文內(nèi)容覆蓋粘貼在這里正文內(nèi)容覆

蓋粘貼在這里正文內(nèi)容覆蓋粘貼在這里。

2.2.2降低油品品質(zhì)

有些微生物會利用燃料中部分添加劑作為生長的營養(yǎng)組分，隨著添加劑的消耗，燃

料性質(zhì)發(fā)生了改變，進(jìn)而降低了燃料品質(zhì)。微生物的部分代謝產(chǎn)物如硫化物、有機(jī)

酸等會增加油品酸值[27]。一些特定的厭氧菌產(chǎn)生的表面活性劑會造成油水界面的

乳化。這些表面活性劑會降低油料的表面張力進(jìn)而影響燃料燃燒或點(diǎn)火性能，并可

能引起聚合器失靈[31]。絲狀微生物和其代謝產(chǎn)物纏繞會增加噴氣燃料懸浮物的含

量，降低噴氣燃料品質(zhì)[9,32]。

（1）國際航空運(yùn)輸協(xié)會推薦了四種檢測方法：英國ECHA微生物學(xué)有限公司開發(fā)

的MicrobMonitor2?法；芬蘭奧林診斷公司開發(fā)EasicultCombi法；英國生物

學(xué)分生孢子有限公司開發(fā)的FUELSTATTMresinae法；德國默克集團(tuán)開發(fā)的HY-

LiTEJetA1燃料檢驗(yàn)法[33]。前兩種為傳統(tǒng)菌落形成單位檢測方法，根據(jù)菌落計(jì)

數(shù)來進(jìn)行定量分析，進(jìn)而評定污染等級。FUELSTATTMresinae為免疫檢測，可

以快速檢測酵母菌、霉菌和需氧細(xì)菌。HY-LiTEJetA1燃料檢驗(yàn)測量燃料、水或

二者混合物樣品中的ATP總量，來確定微生物污染程度[33]。

（2）熒光免疫檢驗(yàn)法：這是一種快速、高靈敏度的用來鑒定微生物污染的方法，

但是這種方法需要配備相應(yīng)的設(shè)備并且需要專業(yè)的操作人員。Gaylarde等用熒光

檢測法來鑒定航空煤油中的枝胞霉菌[34]。這種方法很少和其其它真菌有交叉反應(yīng)。

枝胞霉菌的菌絲和孢子可以在菌膜中檢測到[34-35]。

（3）基因分析檢測技術(shù)：利用微生物特征序列如16S和18SRNA等,來特異性檢

測微生物污染的方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是準(zhǔn)確、特異性強(qiáng)，而且檢測線一般較低，

靈敏性高[36,37,38]。HectorF.等利用16srRNA基因分析技術(shù)對SRB進(jìn)行了種

系分析，將不同種類的SRB進(jìn)行分類[19]。袁祥波等利用18srDNA基因分析技術(shù)

特征性檢測噴氣燃料中枝胞霉菌的存在[18]。劉金彪等利用16srDNA基因分析技

術(shù)分離2珠石油降解菌[39]。

（4）代謝產(chǎn)物檢測技術(shù)：利用化學(xué)方法檢測微生物代謝產(chǎn)物來判定相應(yīng)微生物的

存在與否，以及污染程度。例如曹公澤等根據(jù)檢測到的乙酸濃度來確定微生物含量

[40]，JIASONGFANG等檢測油料中酯類、脂肪酸、硫酸根和硝酸根來推斷燃料

中微生物的存在，并借以對其代謝作用進(jìn)行研究[41]。包木太等通過酸、生物表面

活性劑等檢測，來研究微生物的活動[42]。cher等根據(jù)酸值和游離脂肪

酸含量的檢測來推斷微生物生長狀況和污染水平[43]。

（5）PCR技術(shù)：即聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，是指在DNA聚合酶催化下，以母鏈DNA

為模板，體外復(fù)制出與母鏈DNA互補(bǔ)的子鏈DNA的過程。等利用

qPCR技術(shù)檢測噴氣燃料中微生物的存在，并將微生物進(jìn)行分類[44]。Gitika

Panicker等利用PCR技術(shù)分離出28種可以降解烴的細(xì)菌[45]。LaMontagne,

M.G等利用PCR技術(shù)對微生物種群進(jìn)行分析研究[46]。SharkeyF.H.等利用熒光

定量PCR技術(shù)來對細(xì)菌進(jìn)行定量檢測[47]。

4.1日常維護(hù)

防治微生物污染最好而且最重要的辦法就是做好日常維護(hù)。越早發(fā)現(xiàn)微生物污染問

題，處理起來就越簡單，代價(jià)就越小。合理規(guī)劃的清潔和日常維護(hù)(包括水分和有

機(jī)殘片的的清理，微生物檢測以及清除微生物產(chǎn)生的沉淀）可以有效防止油品發(fā)生

嚴(yán)重的微生物污染。對于微生物重度污染的噴氣燃料，需要對油罐進(jìn)行徹底清洗，

驅(qū)除菌膜和淤泥，并重新涂刷防護(hù)涂層[16,27,48]。

4.2噴氣燃料中水分控制

水是是微生物生長的必需組分。杜絕微生物污染的關(guān)鍵是防止水分進(jìn)入，盡量排除

油罐中的水份。《中國民用航空油料條例》規(guī)定加入飛機(jī)油料水分不超過30×10-

6[49]。南國枝等發(fā)現(xiàn)噴氣燃料中水分控制在比重在21.6×10-6時(shí)，可有效控制懸

浮物的生成[50]。當(dāng)噴氣燃料從舊油罐轉(zhuǎn)移到新油罐的之前，都要先經(jīng)過濾系統(tǒng)

（5μm濾徑）過濾掉微粒或者懸浮物，然后再通過聚凝器去掉所有游離水[9,16]。

另外，還可以通過控制油罐呼吸來降低噴氣燃料含水量，例如：蘇鵬等利用富氮裝

置來降低罐頂空氣濕度和含氧量[51]，龍泉芝等在罐頂呼吸閥安裝干燥裝置來降低

空氣中的濕度[52]。定期過濾噴氣燃料可以排除噴氣燃料中游離水和外來雜質(zhì)，但

是需要注意的是過濾裝置要定期清洗和更換。

4.3使用殺菌劑

大量事實(shí)證明，殺菌劑用來預(yù)防和治理噴氣燃料微生物污染，既經(jīng)濟(jì)又方便，從而

得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。Melton等發(fā)現(xiàn)長期儲存的燃料，運(yùn)用機(jī)械過濾和殺菌劑

組合的方法能夠更好地防治微生物污染[53]。如果儲油罐中含有大量菌膜和淤泥，

那么在使用殺菌劑之前需要提前將這些污染物清除，以達(dá)到最好的使用效果。目前

殺菌劑的種類很多，主要有氧化型殺菌劑、非氧化性殺菌劑、復(fù)合型殺菌劑、水不

溶性殺菌劑以及多功能殺菌劑[9]。目前通過飛機(jī)和發(fā)動機(jī)生產(chǎn)商許可的殺菌劑是：

BioborJF，即95%的二氧硼雜與4.5%的石腦油的混合物；KathonFP1.5，組成

是1.5%的氯代和甲基-異噻唑啉酮、88.0%～90.0%的二丙二醇、1.7%～1.8%的

硝酸鎂、0.9%～1.0%的氯化鎂和5.0%～6.0%的水的混合物[33]。

噴氣燃料微生物污染問題已經(jīng)引起國內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注，針對微生物種類和危害進(jìn)

行了廣泛研究。為了有效監(jiān)控微生物污染，需要建立更加迅捷、方便、成本更低的

的快速檢測方法。另外，還需要建立整套噴氣燃料防治微生物污染方法，做到能夠

更好地貼近實(shí)際，尤其方便基層工作者進(jìn)行實(shí)施。再者，盡管各大航空協(xié)會和部分

國家都有自己的標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)在依然缺少廣泛接受的微生物污染程度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。雖然

越來越多的證據(jù)表明微生物是引起噴氣燃料懸浮物產(chǎn)生的重要原因之一，但是我們

國家對噴氣燃料微生物的重視程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。這主要是由于對于微生物污染機(jī)理

研究不深入造成的。所以，下一步研究的重點(diǎn)應(yīng)該放在兩方面：

（1）微生物污染機(jī)理研究，包括：腐蝕機(jī)理、產(chǎn)生懸浮物的機(jī)理、改變噴氣燃料

性質(zhì)的機(jī)理。

（2）建立微生物污染程度評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。這就要求建立切實(shí)可行、準(zhǔn)確的噴氣燃料微

生物定量或半定量分析方法。在系統(tǒng)微生物污染機(jī)理研究基礎(chǔ)上結(jié)合噴氣燃料微生

物定量或半定量分析，這樣建立的微生物污染評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)才會更加準(zhǔn)確且具有可信度。

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