糖(tang)脂類(lei)生(sheng)物(wu)表面活(huo)性劑——鼠李糖(tang)脂、海藻糖(tang)脂和(he)槐糖(tang)脂的研究和(he)應用最多，特別是它們在(zai)(zai)石(shi)油(you)(you)(you)開(kai)采(cai)、原油(you)(you)(you)污(wu)染(ran)修(xiu)復、油(you)(you)(you)田防(fang)腐等方(fang)面的室內和(he)現場(chang)應用研究效(xiao)果。一(yi)方(fang)面，生(sheng)物(wu)表面活(huo)性劑可以降低(di)油(you)(you)(you)水(shui)混合物(wu)的表面張力，剝離(li)地層(ceng)巖石(shi)表面原油(you)(you)(you)，增大(da)原油(you)(you)(you)的流動(dong)性，提高油(you)(you)(you)水(shui)混合物(wu)的運(yun)移效(xiao)率，達到提高原油(you)(you)(you)采(cai)收率的目的。另一(yi)方(fang)面，生(sheng)物(wu)表面活(huo)性劑可以增強原油(you)(you)(you)污(wu)染(ran)土壤(rang)中疏水(shui)烴(jing)類(lei)污(wu)染(ran)物(wu)的生(sheng)物(wu)可利用性。石(shi)油(you)(you)(you)中大(da)分(fen)子量(liang)烴(jing)類(lei)如多環芳(fang)烴(jing)(PAHs)等難溶于(yu)水(shui)相，會(hui)牢牢地吸(xi)附在(zai)(zai)固相土粒(li)上而(er)難以降解(jie)。生(sheng)物(wu)表面活(huo)性劑能有效(xiao)地解(jie)除這(zhe)種吸(xi)附，使石(shi)油(you)(you)(you)烴(jing)分(fen)散(san)成液滴(di)，并(bing)進一(yi)步(bu)降解(jie)，從而(er)促進石(shi)油(you)(you)(you)污(wu)染(ran)的生(sheng)物(wu)修(xiu)復，減少(shao)其對環境造成的污(wu)染(ran)與破壞。

在微生物修復石油污染中的作用機制

隨著(zhu)石(shi)(shi)油生(sheng)產量(liang)和(he)消費量(liang)的(de)(de)不斷提高，石(shi)(shi)油類(lei)物(wu)(wu)質(zhi)進入環(huan)境所造成的(de)(de)污(wu)染問題(ti)日益嚴重。由(you)于(yu)(yu)人類(lei)對環(huan)境以(yi)及人類(lei)社會可持(chi)續發展的(de)(de)重視，生(sheng)物(wu)(wu)修復已成為(wei)凈化(hua)石(shi)(shi)油烴類(lei)污(wu)染物(wu)(wu)的(de)(de)主要方向之一。該技(ji)術本質(zhi)是微生(sheng)物(wu)(wu)以(yi)石(shi)(shi)油烴類(lei)作為(wei)生(sheng)長基質(zhi)，將(jiang)其分(fen)解(jie)代謝為(wei)CO2和(he)水，減(jian)輕(qing)其對環(huan)境的(de)(de)影響。由(you)于(yu)(yu)不同開(kai)采地區的(de)(de)原油組分(fen)差(cha)別(bie)較大且生(sheng)產過程不同，所以(yi)隨之形(xing)成的(de)(de)石(shi)(shi)油烴化(hua)學(xue)成分(fen)也(ye)相差(cha)較大，因(yin)此，生(sheng)物(wu)(wu)降(jiang)解(jie)石(shi)(shi)油烴類(lei)污(wu)染物(wu)(wu)的(de)(de)速率也(ye)有(you)明顯差(cha)別(bie)。

近(jin)年來，許多(duo)學者在微生物修復石(shi)油污(wu)染(ran)中引入(ru)糖(tang)脂(zhi)類生物表(biao)面活性劑來提高石(shi)油烴的降(jiang)解率。糖(tang)脂(zhi)類生物表(biao)面活性劑促進微生物對石(shi)油烴的降(jiang)解有其獨(du)特的機(ji)制：①降(jiang)低菌(jun)體(ti)周(zhou)圍介質的表(biao)面張(zhang)力(li)、菌(jun)體(ti)細胞壁與烴類分(fen)子之間的界(jie)面張(zhang)力(li)，增大石(shi)油烴溶解度，增強混(hun)合力(li)，使疏水(shui)性物質更多(duo)地與菌(jun)體(ti)和O2接觸，從(cong)而提高微生物對疏水(shui)底物的生物利用(yong)度，使其更易被生物降(jiang)解；

②與細胞膜(mo)相互(hu)作(zuo)用。在不破(po)壞(huai)細胞膜(mo)結(jie)構的(de)條件下(xia)對(dui)細胞膜(mo)進(jin)行(xing)修飾(shi)，該修飾(shi)主(zhu)要使蛋白質(zhi)組成發生改(gai)變，或(huo)使脂多(duo)糖減少，從(cong)而引起細胞壁疏水性的(de)增加，進(jin)而促進(jin)微生物細胞對(dui)烴類的(de)攝(she)取。

微(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)在(zai)(zai)(zai)烴類(lei)環境下的(de)(de)(de)細(xi)胞結構(gou)明顯不(bu)(bu)同。胞內的(de)(de)(de)烴類(lei)物(wu)質(zhi)累積，在(zai)(zai)(zai)其外部形成特(te)殊(shu)的(de)(de)(de)膜狀(zhuang)復合(he)物(wu)導(dao)致外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)變得不(bu)(bu)規(gui)整，出(chu)現(xian)褶皺。在(zai)(zai)(zai)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑的(de)(de)(de)作(zuo)用下，細(xi)胞壁的(de)(de)(de)外表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)出(chu)現(xian)一種特(te)殊(shu)的(de)(de)(de)吸收系統，將膠(jiao)團直接(jie)運至(zhi)與(yu)膜結合(he)的(de)(de)(de)酶系統或運入(ru)細(xi)胞內部。研(yan)究鼠李糖(tang)(tang)脂(zhi)(zhi)在(zai)(zai)(zai)銅綠假單胞菌(jun)(jun)(jun)NY3代謝(xie)烴過程中的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)理作(zuo)用時(shi)發現(xian)，在(zai)(zai)(zai)該過程中鼠李糖(tang)(tang)脂(zhi)(zhi)會造成菌(jun)(jun)(jun)體(ti)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)脂(zhi)(zhi)多糖(tang)(tang)的(de)(de)(de)減少，而細(xi)胞中疏(shu)水性(xing)(xing)物(wu)質(zhi)含(han)(han)量(liang)增加(jia)(jia)，菌(jun)(jun)(jun)體(ti)細(xi)胞Zeta電(dian)位明顯降低(di)，表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)負電(dian)荷增加(jia)(jia)，菌(jun)(jun)(jun)體(ti)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)斥力增加(jia)(jia)，這使得菌(jun)(jun)(jun)體(ti)在(zai)(zai)(zai)培養(yang)體(ti)系中更易(yi)分(fen)散，增加(jia)(jia)其與(yu)疏(shu)水性(xing)(xing)物(wu)質(zhi)烴類(lei)的(de)(de)(de)接(jie)觸機會，從而提高烴類(lei)降解率。在(zai)(zai)(zai)研(yan)究鼠李糖(tang)(tang)脂(zhi)(zhi)促進菌(jun)(jun)(jun)體(ti)代謝(xie)正十(shi)六烷過程時(shi)亦(yi)發現(xian)：菌(jun)(jun)(jun)體(ti)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)脂(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)多糖(tang)(tang)含(han)(han)量(liang)減少；掃描(miao)電(dian)鏡(jing)結果顯示在(zai)(zai)(zai)代謝(xie)初期(qi)，鼠李糖(tang)(tang)脂(zhi)(zhi)可促進菌(jun)(jun)(jun)體(ti)自(zi)身蛋白合(he)成，隨后胞內蛋白含(han)(han)量(liang)趨于穩(wen)定，在(zai)(zai)(zai)代謝(xie)后期(qi)，胞內蛋白含(han)(han)量(liang)降低(di)，說明鼠李糖(tang)(tang)脂(zhi)(zhi)明顯加(jia)(jia)快十(shi)六烷的(de)(de)(de)傳質(zhi)速度。糖(tang)(tang)脂(zhi)(zhi)類(lei)生(sheng)(sheng)物(wu)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)劑除具有(you)上述(shu)功能(neng)外，其具有(you)的(de)(de)(de)可生(sheng)(sheng)物(wu)降解性(xing)(xing)、低(di)毒(du)性(xing)(xing)、應用范(fan)圍廣等(deng)優點(dian)亦(yi)使其在(zai)(zai)(zai)表(biao)(biao)(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)(xing)物(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)選擇中脫(tuo)穎而出(chu)。

在提高原油采收率方面的作用機制

我國大部分油(you)田都(dou)具有低(di)孔、低(di)滲和非(fei)均質性強的(de)特點。因此(ci)，如何更加高(gao)(gao)效(xiao)地(di)開發油(you)藏資(zi)源(yuan)，成(cheng)為目前亟待(dai)解決的(de)問題。雖(sui)然已經開展了調驅、聚合(he)物(wu)驅等應用研究(jiu)，但因采出液含(han)有較高(gao)(gao)濃度的(de)聚合(he)物(wu)，導致(zhi)乳(ru)液穩(wen)定性高(gao)(gao)，油(you)水(shui)分離(li)難(nan)度大，嚴(yan)重影響采出液的(de)脫水(shui)和原油(you)的(de)外輸(shu)，同時加大污(wu)水(shui)的(de)處理難(nan)度，也(ye)增加了成(cheng)本，而微生物(wu)采油(you)是利用微生物(wu)或(huo)其代謝(xie)產(chan)(chan)物(wu)提(ti)高(gao)(gao)原油(you)產(chan)(chan)量的(de)一種綠色采油(you)方式，能有效(xiao)地(di)緩解油(you)田“零排放(fang)”的(de)環保壓力。

糖脂(zhi)類生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)表面(mian)活性(xing)劑作為微生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)代謝產物(wu)(wu)的(de)一種，其作用(yong)對象主(zhu)要是油(you)(you)(you)(you)藏孔隙中的(de)殘(can)余油(you)(you)(you)(you)和剩余油(you)(you)(you)(you)，可有(you)效(xiao)(xiao)降低(di)(di)界面(mian)張力(li)(li)，降低(di)(di)喉道(dao)處油(you)(you)(you)(you)滴(di)的(de)毛(mao)細(xi)管壓(ya)力(li)(li)，減小油(you)(you)(you)(you)滴(di)運動(dong)阻力(li)(li)，改變巖(yan)石(shi)表面(mian)的(de)潤濕性(xing)，同時還可以(yi)提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)混合流體的(de)滲流能(neng)(neng)力(li)(li)，所以(yi)也能(neng)(neng)降低(di)(di)啟動(dong)壓(ya)力(li)(li)和注(zhu)水(shui)壓(ya)力(li)(li)，提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)驅油(you)(you)(you)(you)效(xiao)(xiao)率，從(cong)而提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)原(yuan)油(you)(you)(you)(you)采(cai)收率，在三(san)次采(cai)油(you)(you)(you)(you)領域具有(you)廣(guang)闊的(de)應(ying)用(yong)前景。提(ti)高(gao)(gao)(gao)(gao)原(yuan)油(you)(you)(you)(you)采(cai)收率的(de)原(yuan)理主(zhu)要有(you)以(yi)下幾(ji)點(dian)：

①調(diao)節油(you)(you)(you)水(shui)(shui)(shui)極性，降低油(you)(you)(you)水(shui)(shui)(shui)界面(mian)(mian)(mian)張力(li)。糖脂類生物(wu)表面(mian)(mian)(mian)活性劑(ji)吸附(fu)于油(you)(you)(you)水(shui)(shui)(shui)界面(mian)(mian)(mian)上，可降低油(you)(you)(you)水(shui)(shui)(shui)界面(mian)(mian)(mian)的表面(mian)(mian)(mian)張力(li)。油(you)(you)(you)水(shui)(shui)(shui)混(hun)合(he)物(wu)界面(mian)(mian)(mian)張力(li)越小(xiao)，殘余油(you)(you)(you)和剩余油(you)(you)(you)的混(hun)合(he)物(wu)液滴越易(yi)(yi)聚集(ji)，聚集(ji)后(hou)的油(you)(you)(you)水(shui)(shui)(shui)混(hun)合(he)物(wu)流動性增強(qiang)，在(zai)油(you)(you)(you)藏孔(kong)隙(xi)中越容易(yi)(yi)運移。

②增強巖石(shi)潤濕性。油(you)(you)水混(hun)合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)流(liu)經(jing)親(qin)油(you)(you)油(you)(you)層(ceng)時，混(hun)合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)中(zhong)的(de)(de)(de)油(you)(you)相很容易吸(xi)附在(zai)巖石(shi)表面上，從而降低(di)了油(you)(you)水混(hun)合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)流(liu)動性。糖脂類生物(wu)(wu)(wu)(wu)表面活性劑(ji)可(ke)以使油(you)(you)藏中(zhong)的(de)(de)(de)親(qin)油(you)(you)巖石(shi)轉(zhuan)變為(wei)親(qin)水巖石(shi)，降低(di)巖石(shi)表面對油(you)(you)水混(hun)合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)吸(xi)附力，減(jian)小油(you)(you)水混(hun)合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)在(zai)油(you)(you)藏孔隙中(zhong)流(liu)動時損(sun)失的(de)(de)(de)能量，從而增強油(you)(you)水混(hun)合(he)(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)在(zai)油(you)(you)藏孔隙中(zhong)的(de)(de)(de)驅替效率。

③乳化作用。糖脂類生物表(biao)面活性(xing)劑溶入油(you)水(shui)(shui)混合物后會(hui)吸附(fu)在油(you)水(shui)(shui)界面上(shang)并形成乳狀液(ye)體。乳狀液(ye)體不(bu)易吸附(fu)在油(you)藏中的(de)巖石表(biao)面上(shang)，從而增(zeng)強油(you)水(shui)(shui)混合物的(de)流(liu)動性(xing)，使其在油(you)藏孔(kong)喉中更好地聚集并且(qie)運移。

④改變(bian)原(yuan)(yuan)油(you)(you)(you)(you)在油(you)(you)(you)(you)藏空(kong)隙中的(de)(de)運動特征和性能。由于原(yuan)(yuan)油(you)(you)(you)(you)是(shi)非牛頓流體(ti)，其黏度隨剪(jian)切應(ying)(ying)力(li)變(bian)化而(er)變(bian)化，同(tong)時(shi)，原(yuan)(yuan)油(you)(you)(you)(you)中的(de)(de)膠質(zhi)、瀝青(qing)質(zhi)和石蠟等高分子化合物易(yi)形成空(kong)間網(wang)狀結構(gou)(gou)，該結構(gou)(gou)在原(yuan)(yuan)油(you)(you)(you)(you)流動時(shi)被破壞，且其破壞程度與流動速度有關，當原(yuan)(yuan)油(you)(you)(you)(you)靜止時(shi)又重(zhong)新恢復(fu)網(wang)狀結構(gou)(gou)。糖脂類(lei)生物表(biao)面活性劑可吸附在瀝青(qing)質(zhi)上，增強其溶劑化外殼(ke)的(de)(de)牢固(gu)性，減(jian)弱(ruo)瀝青(qing)質(zhi)點之間的(de)(de)相互作用，削弱(ruo)原(yuan)(yuan)油(you)(you)(you)(you)中的(de)(de)大分子網(wang)狀結構(gou)(gou)，從而(er)降低原(yuan)(yuan)油(you)(you)(you)(you)的(de)(de)極限動剪(jian)切應(ying)(ying)力(li)，提(ti)高采收率。

⑤提(ti)高表(biao)(biao)面電荷(he)密(mi)度。糖脂類生物表(biao)(biao)面活性劑吸附在(zai)油滴和(he)巖石表(biao)(biao)面上，提(ti)高表(biao)(biao)面電荷(he)密(mi)度，增加(jia)油滴與巖石表(biao)(biao)面之(zhi)間的靜電斥力，使油滴更易(yi)被驅替介(jie)質帶走，從而提(ti)高采收(shou)率。