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(huì)造成嚴(yán)重危害，對(duì)于飛行安全和油料儲(chǔ)存安全都是巨大威脅。針對(duì)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(cè)方法以及防治措施四個(gè)方面進(jìn)行了介紹，并對(duì)噴氣燃料中微生物的研究進(jìn)行了展望。

關(guān) 鍵 詞：噴氣燃料;微生物;危害;檢測(cè)方法;防治措施

中圖分類號(hào)：X 131 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2015）06-1377-04

Research on Microbial Contamination of Jet Fuel

YANG Hao， XONG Yun， HE Qian-qian， LONG Quan-zhi，LI Xiao-ran

（Dept. of Oil Application & Management Engineering，Logistical Engineering University of PLA，Chongqing 401311，China）

Abstract： The microbial contamination of jet fuel can cause serious problems， and it is a great threat to flight safety and storage security. In this paper， main microbes in jet fuel （hormoconis resinae and sulfate reducing bacteria） were discussed; problems caused by microbial contamination were introduced as well as microbial detection methods and microbial contamination control.

Key words：Jet fuel; Microbial contamination; Problems; microbial detection methods; Microbial contamination control

最早發(fā)現(xiàn)噴氣燃料微生物污染問(wèn)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(huì)加速飛機(jī)燃料系統(tǒng)的腐蝕[1]。接著Bushnelland Haas等發(fā)現(xiàn)燃料儲(chǔ)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(wèn)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(gè)月[1]。Ferrari等在1990-1996期間收集的幾百個(gè)航空渦輪燃料JP-4樣品，分析微生物污染的出來(lái)，主要微生物污染為：油相中的枝孢霉（Hormoconis resinae）及曲霉（Aspergillus Fumigatus）和水相中的假單胞菌屬（Pseu-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（Sulfate Reducing Bacteria）[4]。另外Passman等在1992-1996年之間調(diào)查的四百個(gè)煉油廠、零售商的汽油儲(chǔ)存罐中發(fā)現(xiàn)60%的樣品存在明顯的微生物污染[5]。我國(guó)從2009年下半年開始，對(duì)北京、天津、上海虹橋和廣州等4個(gè)機(jī)場(chǎng)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(wèn)題確實(shí)存在[6]。

1噴氣燃料中微生物種類

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（Paecilomyces Varioti）、煙曲霉（Aspergillus Fumigatus）等。2.細(xì)菌：假單胞桿菌（Pseu-domonas）、弧菌（Vibrio）、芽孢桿菌（Bacillus），硫酸鹽還原菌（Sulfate Reducing Bacteria）等 。3.酵母菌：紅酵母（Rhodotorula）、假絲酵母（Candida）、球擬酵母（Tomlopsis）等[7]。綜合國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)噴氣燃料質(zhì)量以及儲(chǔ)存影響最嚴(yán)重的主要是枝胞霉菌（Hormoconis resinae）和硫酸鹽還原菌（Sulfate Reducing Bacteria）[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(lái)的真菌之一，同時(shí)也是最常見(jiàn)的真菌。它主要以油品中碳鏈長(zhǎng)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(wú)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(zhǎng)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(lái)的微生物真菌主要為枝孢霉菌，并對(duì)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（Sulfate Reducing Bacteria）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]。Hector F.等利用16rRNA技術(shù)對(duì)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(yáng)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(huì)增加油品酸性， 這不僅會(huì)降低噴氣燃料品質(zhì)，還會(huì)腐蝕輸油管道以及油罐金屬壁，對(duì)儲(chǔ)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(duì)飛行安全造成不可預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn)[22]。美國(guó)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]。

2 微生物引起的危害

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(huì)造成燃料化學(xué)性質(zhì)的變化。儲(chǔ)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(zhǎng)所必需的無(wú)機(jī)養(yǎng)分。因此大多數(shù)情況下，微生物活動(dòng)范圍只限于底部水相和油水界面。但隨著儲(chǔ)油時(shí)間的增長(zhǎng)，特別是在那些維修保養(yǎng)不好的油罐中儲(chǔ)存的燃料，油品的品質(zhì)以及儲(chǔ)油安全都將受到影響。

微生物污染的危害可以分為兩個(gè)方面：（1）微生物生長(zhǎng)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(zhǎng)引起的危害

絲狀真菌和可產(chǎn)生胞外聚合物的細(xì)菌會(huì)生成緊密菌膜以及淤泥，這些會(huì)堵塞過(guò)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(huì)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(huì)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(zhǎng)[9]。飛機(jī)油箱油量探針附近微生物產(chǎn)生的淤泥會(huì)造成飛機(jī)油料表的失靈，另外懸浮物會(huì)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(dòng)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(huì)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(huì)加速沉積物的生成[10，27]。這些腐蝕性產(chǎn)物還會(huì)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(yáng)極和陰極，形成電化學(xué)腐蝕[28]。部分好氧的微生物代謝過(guò)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(huì)利用燃料中部分添加劑作為生長(zhǎng)的營(yíng)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(huì)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(huì)造成油水界面的乳化。這些表面活性劑會(huì)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(huì)增加噴氣燃料懸浮物的含量，降低噴氣燃料品質(zhì)[9，32]。

3檢測(cè)方法

（1）國(guó)際航空運(yùn)輸協(xié)會(huì)推薦了四種檢測(cè)方法：英國(guó)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)Easicult Combi法;英國(guó)生物學(xué)分生孢子有限公司開發(fā)的FUELSTATTM resinae法;德國(guó)默克集團(tuán)開發(fā)的HY-LiTE Jet A1燃料檢驗(yàn)法[33]。前兩種為傳統(tǒng)菌落形成單位檢測(cè)方法，根據(jù)菌落計(jì)數(shù)來(lái)進(jìn)行定量分析，進(jìn)而評(píng)定污染等級(jí)。FUELSTATTM resinae為免疫檢測(cè)，可以快速檢測(cè)酵母菌、霉菌和需氧細(xì)菌。HY-LiTE Jet A1燃料檢驗(yàn)測(cè)量燃料、水或二者混合物樣品中的ATP總量，來(lái)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(lái)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(cè)法來(lái)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(cè)到[34-35]。

（3）基因分析檢測(cè)技術(shù)：利用微生物特征序列如16S和18SRNA等，來(lái)特異性檢測(cè)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(cè)線一般較低，靈敏性高[36，37，38]。Hector F.等利用16srRNA基因分析技術(shù)對(duì)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(cè)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(cè)技術(shù)：利用化學(xué)方法檢測(cè)微生物代謝產(chǎn)物來(lái)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(cè)到的乙酸濃度來(lái)確定微生物含量[40]，JIASONG FANG等檢測(cè)油料中酯類、脂肪酸、硫酸根和硝酸根來(lái)推斷燃料中微生物的存在，并借以對(duì)其代謝作用進(jìn)行研究[41]。包木太等通過(guò)酸、生物表面活性劑等檢測(cè)，來(lái)研究微生物的活動(dòng)[42]。T. Schleicher等根據(jù)酸值和游離脂肪酸含量的檢測(cè)來(lái)推斷微生物生長(zhǎng)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(guò)程。Lt. Tracy R等利用qPCR技術(shù)檢測(cè)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(duì)微生物種群進(jìn)行分析研究[46]。Sharkey F.H.等利用熒光定量PCR技術(shù)來(lái)對(duì)細(xì)菌進(jìn)行定量檢測(cè)[47]。

4 微生物防治措施

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(wèn)題，處理起來(lái)就越簡(jiǎn)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(cè)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(duì)于微生物重度污染的噴氣燃料，需要對(duì)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(zhǎng)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(guó)民用航空油料條例？規(guī)定加入飛機(jī)油料水分不超過(guò)30×10-6 [49]。南國(guó)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(guò)濾系統(tǒng)（5 μm 濾徑）過(guò)濾掉微?；蛘邞腋∥?，然后再通過(guò)聚凝器去掉所有游離水[9，16]。另外，還可以通過(guò)控制油罐呼吸來(lái)降低噴氣燃料含水量，例如：蘇鵬等利用富氮裝置來(lái)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(lái)降低空氣中的濕度[52]。定期過(guò)濾噴氣燃料可以排除噴氣燃料中游離水和外來(lái)雜質(zhì)，但是需要注意的是過(guò)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(lái)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(zhǎng)期儲(chǔ)存的燃料，運(yùn)用機(jī)械過(guò)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(chǔ)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(guò)飛機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商許可的殺菌劑是：Biobor JF，即95%的二氧硼雜與4.5%的石腦油的混合物;Kathon FP1.5，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]。

5 展 望

噴氣燃料微生物污染問(wèn)題已經(jīng)引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛關(guān)注，針對(duì)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(cè)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(huì)和部分國(guó)家都有自己的標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)在依然缺少?gòu)V泛接受的微生物污染程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。雖然越來(lái)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(guó)家對(duì)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(duì)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(píng)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(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)才會(huì)更加準(zhǔn)確且具有可信度。

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