饒 春，何昱昊，田 倩，何澤超

（1.四川大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，四川 成都610065；2.四川大學(xué)電氣信息學(xué)院，四川 成都610065）

變壓器油是石油經(jīng)過(guò)分餾得到的產(chǎn)物之一，具有絕緣、散熱、消弧作用。變壓器油的主要成分是烷烴、環(huán)烷烴和芳香族化合物，其中碳?xì)湓刭|(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%～99%［1］。在適宜條件下，這些烴類可作為碳源被微生物利用［2］。變壓器油的性能對(duì)變壓器的安全運(yùn)行具有重大影響。在變壓器油使用過(guò)程中存在介損值不明原因偏高的現(xiàn)象，現(xiàn)有的研究結(jié)論尚不一致。梅子青等［3］研究認(rèn)為變壓器油的細(xì)菌種類繁多，其對(duì)變壓器油的影響較為明顯。姬曉川等［4］研究發(fā)現(xiàn)存在以變壓器油為唯一碳源的微生物，正常運(yùn)行的變壓器內(nèi)部微生物無(wú)法生長(zhǎng)繁殖，不會(huì)對(duì)油絕緣產(chǎn)生影響。韋強(qiáng)等［5］研究認(rèn)為微生物在潔凈的油中難以生長(zhǎng)繁殖，不會(huì)對(duì)油的性能產(chǎn)生大的影響，只有在雜質(zhì)、水較多的油中且溫度適宜時(shí)才能大量生長(zhǎng)，從而影響到油的質(zhì)量。

作者從土壤中取樣，分離純化出多種能以變壓器油為唯一碳源的好氧細(xì)菌和厭氧細(xì)菌，對(duì)細(xì)菌的生長(zhǎng)條件進(jìn)行研究，對(duì)比變壓器油的運(yùn)行條件并檢測(cè)介損值偏高的變壓器油，驗(yàn)證細(xì)菌在變壓器油中生長(zhǎng)繁殖的可能性。

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 材料、培養(yǎng)基與儀器

變壓器油樣品分別為新油及從四川大英縣變電站取樣。

液體培養(yǎng)基［6］：牛肉膏5g·L－1，蛋白胨10g·L－1，氯化鈉5g·L－1，pH值7.2左右。

固體培養(yǎng)基：在液體培養(yǎng)基中加入瓊脂13g·L－1。

唯一碳源液體培養(yǎng)基：硫酸銨2g·L－1，檸檬酸三鈉1g·L－1，硫酸鎂0.2g·L－1，磷酸二氫鉀6g·L－1，磷酸氫二鉀4g·L－1，變壓器油10mL，pH值7.0。

唯一碳源固體培養(yǎng)基：在唯一碳源液體培養(yǎng)基中加入瓊脂12g·L－1。

SC－50X型電熱恒溫培養(yǎng)箱、DG－0.2型電熱恒溫培養(yǎng)箱，四川吉峰農(nóng)業(yè)機(jī)電設(shè)備廠；SW－CJ－IO型單人凈化工作臺(tái)，蘇州凈化設(shè)備有限公司；YXQ.SG46.280－B型手提式壓力蒸汽消毒器，成都勝利醫(yī)用設(shè)備廠；XS－18型顯微鏡，江南光電（集團(tuán)）股份有限公司；E331型pH計(jì)，上?？祪x儀器有限公司。

1.2 方法

1.2.1 微生物的富集、分離及純化

取土壤樣，接種到液體培養(yǎng)基中于37℃進(jìn)行好氧及厭氧富集培養(yǎng)。再轉(zhuǎn)移至唯一碳源培養(yǎng)基中于37℃好氧及厭氧培養(yǎng)數(shù)天（視菌落生長(zhǎng)情況而定）。挑取富集培養(yǎng)物，采用平板劃線法接種到培養(yǎng)基中，好氧菌倒置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，厭氧菌于厭氧罐中培養(yǎng)。挑取特征明顯的菌落，反復(fù)在平板上進(jìn)行分離純化，直至培養(yǎng)后的菌落具有單一特征，質(zhì)地均勻。挑取分離純化后的菌種接種到斜面培養(yǎng)基上培養(yǎng)，置冰箱保存。

1.2.2 菌屬的鑒定

在細(xì)菌菌落生長(zhǎng)一段時(shí)間后，進(jìn)行外觀形態(tài)拍照留存及革蘭氏染色后鏡檢。按照《伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊(cè)》［7］對(duì)純化的細(xì)菌進(jìn)行鑒定［8］，將活化的細(xì)菌菌株轉(zhuǎn)接到合適的培養(yǎng)基上，進(jìn)行生理生化實(shí)驗(yàn)，并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

1.2.3 生長(zhǎng)條件測(cè)定

pH值及溫度實(shí)驗(yàn)：將富集培養(yǎng)的好氧細(xì)菌和厭氧細(xì)菌接種到生理鹽水中，稀釋搖勻，然后將菌液接種到不同pH值的唯一碳源培養(yǎng)基中，在不同溫度下分別好氧和厭氧培養(yǎng)3d，再取培養(yǎng)液梯度稀釋至固體培養(yǎng)基上進(jìn)行平板計(jì)數(shù)，計(jì)算細(xì)菌濃度。

水分含量實(shí)驗(yàn)：將富集培養(yǎng)的好氧細(xì)菌和厭氧細(xì)菌先接種到生理鹽水中，稀釋搖勻，然后將菌液注入已滅菌并經(jīng)硅膠吸水的變壓器油中，加入生理鹽水使初始pH值為7.0，油中水分含量不同，分別在40℃下好氧和厭氧培養(yǎng)3d，進(jìn)行梯度稀釋法計(jì)數(shù)。

1.2.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

將固體培養(yǎng)基和唯一碳源培養(yǎng)基（不加碳源）等量分裝至錐形瓶中，待其冷卻后，在無(wú)菌條件下，分別取6mL樣品加入各錐形瓶中，用棉塞塞住瓶口，在30℃的恒溫培養(yǎng)箱中好氧和厭氧培養(yǎng)數(shù)天，每日觀察。

2 結(jié)果與討論

實(shí)驗(yàn)得到能以變壓器油為唯一碳源生長(zhǎng)的好氧細(xì)菌6株、厭氧細(xì)菌4株，對(duì)其進(jìn)行初步驗(yàn)證。

2.1 好氧細(xì)菌鑒定結(jié)果

通過(guò)菌落形態(tài)觀察、個(gè)體形態(tài)觀察和生理生化實(shí)驗(yàn)，對(duì)6株好氧細(xì)菌進(jìn)行了初步鑒定。其中菌落形態(tài)好、菌絲生長(zhǎng)速度快的好氧細(xì)菌H1和H2的菌落形態(tài)、革蘭氏染色照片和生理生化實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別見圖1、表1。

圖1 好氧細(xì)菌H1和H2的菌落形態(tài)及革蘭氏染色照片F(xiàn)ig.1 Colony morphology and Gram stain charts of strains H1and H2

表1 好氧細(xì)菌H1和H2的形態(tài)及生理生化特征Tab.1 The morphological，physiological and biochemical characteristics of strains H1and H2

按《伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊(cè)》對(duì)菌株進(jìn)行初步鑒定，得知好氧細(xì)菌H1和H2分別為微球菌科微球菌屬的藤黃微球菌種和芽孢桿菌科芽孢桿菌屬的枯草芽孢桿菌種。鑒定表明，其余4株好氧細(xì)菌分別為微球菌科變異微球菌種、微球菌科葡萄球菌屬、微球菌科動(dòng)性球菌屬、假單胞菌科假單胞菌屬Ⅰ的惡臭假單胞菌種。

2.2 厭氧細(xì)菌鑒定結(jié)果

通過(guò)菌落形態(tài)觀察、個(gè)體形態(tài)觀察和生理生化實(shí)驗(yàn)，對(duì)4株厭氧細(xì)菌進(jìn)行了初步鑒定。其中菌落形態(tài)好、菌絲生長(zhǎng)速度快的厭氧細(xì)菌K1和K2的菌落形態(tài)、革蘭氏染色照片和生理生化實(shí)驗(yàn)結(jié)果分別見圖2、表2。

按《伯杰氏細(xì)菌鑒定手冊(cè)》對(duì)菌株進(jìn)行初步鑒定，得知厭氧細(xì)菌K1和K2分別為韋榮氏球菌科屬Ⅰ韋榮氏球菌屬和擬桿菌科脫硫弧菌屬。鑒定表明，其余2株厭氧細(xì)菌分別為消化球菌科八疊球菌屬、芽孢桿菌科芽孢桿菌屬的蠟狀芽孢桿菌種。

圖2 厭氧細(xì)菌K1和K2的菌落形態(tài)及革蘭氏染色照片F(xiàn)ig.2 Colony morphology and Gram stain charts of strains K1and K2

表2 厭氧細(xì)菌K1和K2的形態(tài)及生理生化特征Tab.2 The morphological，physiological and biochemical characteristics of strains K1and K2

2.3 生長(zhǎng)條件測(cè)定結(jié)果

正常運(yùn)行的變壓器油中溶解氣體的組成主要是氧氣和氮?dú)?。但是，油中總含氧量與變壓器油的密封方式、油的脫氣程度、注油的真空度等因素有關(guān)。不同變壓器中油的總氣量及氧氣含量均不同，油中氧氣含量一般為0.3%～3%（體積分?jǐn)?shù)）。故好氧細(xì)菌和厭氧細(xì)菌均可能在變壓器油中生長(zhǎng)。下面就對(duì)好氧細(xì)菌和厭氧細(xì)菌的生長(zhǎng)條件進(jìn)行研究。

2.3.1 pH值對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響

在pH值分別為4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0的唯一碳源液體培養(yǎng)基中，按1.2.3方法考察pH值對(duì)微生物在變壓器油中生長(zhǎng)的影響，結(jié)果如圖3所示。

Fig.3 Effect of pH value on growth of microorganisms in transformer oil

由圖3可知：低pH值（＜5.0）對(duì)微生物在變壓器油中的生長(zhǎng)有明顯的抑制作用；好氧細(xì)菌最適生長(zhǎng)pH值為7.0，厭氧細(xì)菌的最適生長(zhǎng)pH值為6.5；好氧細(xì)菌在pH值大于7.0后其生長(zhǎng)量呈下降趨勢(shì)，厭氧細(xì)菌在pH值大于6.5后其生長(zhǎng)量呈下降趨勢(shì)。

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［9］，變壓器油在運(yùn)行前的pH值≥5.4、運(yùn)行后的pH值≥4.2。新變壓器油一般不含酸性物質(zhì)，pH值在6～7之間。在長(zhǎng)期貯存和充入電氣設(shè)備投入運(yùn)行后，受到溫度、電場(chǎng)及金屬構(gòu)件催化作用，油氧化產(chǎn)生有機(jī)酸等［10］，因而在變壓器油使用過(guò)程中，變壓器油大多處在酸性條件；而多數(shù)細(xì)菌的最適生長(zhǎng)pH值為7.2～7.6。鑒于酸性條件下細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖都會(huì)受到抑制，因此，在變壓器油運(yùn)行條件下，細(xì)菌的生長(zhǎng)確會(huì)受到抑制。

2.3.2 溫度對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響

在30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃條件下，按1.2.3方法考察溫度對(duì)微生物在變壓器油中生長(zhǎng)的影響，結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知：在低溫環(huán)境下，細(xì)菌的生長(zhǎng)速度隨溫度的升高而加快，在30～40℃之間，微生物在變壓器油中大量生長(zhǎng)；當(dāng)溫度高于50℃后，變壓器油中無(wú)菌落生成；當(dāng)溫度降至正常值后，又有微生物菌落生成。這表明，高溫對(duì)微生物在變壓器油中的生長(zhǎng)有抑制作用，但不會(huì)使其完全滅活。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中取樣油的溫度為40～60℃，因此，此溫度下細(xì)菌的生長(zhǎng)會(huì)受到抑制。

圖4 溫度對(duì)變壓器油中微生物生長(zhǎng)的影響Fig.4 Effect of temperature on growth of microorganisms in transformer oil

2.3.3 水分含量對(duì)微生物生長(zhǎng)的影響

水是微生物生長(zhǎng)的必要條件，故水分是微生物在變壓器油中生長(zhǎng)的一個(gè)重要限制條件。變壓器油中水分含量（mg·L－1）分別為20、40、60、80、100、120、140、1 000、10 000，按1.2.3方法考察水分含量對(duì)微生物在變壓器油中生長(zhǎng)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在變壓器油中水分含量為20～140mg·L－1時(shí)，均沒有細(xì)菌菌落生成，只有在游離水存在時(shí)，微生物才能在變壓器油中存活，且水分含量越高，菌種的數(shù)量越多。

實(shí)際電力生產(chǎn)中對(duì)變壓器油中的微水含量有著嚴(yán)格的要求［11］，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，變壓器油運(yùn)行條件為H2O含量≤35.0mg·L－1，因此在40℃下變壓器油對(duì)水的溶解范圍內(nèi)，微生物不能利用溶解的水生長(zhǎng)。

2.4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從大英公司110kV蓬萊站介損值偏高的變壓器中無(wú)菌取油樣，分別進(jìn)行好氧和厭氧條件檢測(cè)，未檢測(cè)出微生物。表明微生物不是變壓器介損值偏高的直接原因。

3 結(jié)論

（1）以土壤為細(xì)菌來(lái)源，分離出能以變壓器油為唯一碳源的好氧細(xì)菌6株、厭氧細(xì)菌4株，說(shuō)明在適宜條件下，微生物能在變壓器油中生長(zhǎng)繁殖。

（2）變壓器油pH值≤5.0時(shí)，能抑制微生物的生長(zhǎng)；當(dāng)溫度≥50℃時(shí)，微生物不能利用變壓器油生長(zhǎng)；無(wú)游離水時(shí)，微生物也不能利用變壓器油生長(zhǎng)。說(shuō)明在變壓器油工作狀態(tài)下，微生物不能在其中生長(zhǎng)繁殖。

（3）從運(yùn)行中的介損值偏高的變壓器中取油樣，未檢測(cè)出微生物。

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