噴氣燃料中微生物污染危害研究概述

李 鵬，熊 云，陳 然

（1. 后勤工程學院，重慶 401311； 2. 駐中石油大連石化公司軍代室， 遼寧 大連 116033）

噴氣燃料中微生物污染危害研究概述

李 鵬1，熊 云1，陳 然2

（1. 后勤工程學院，重慶 401311； 2. 駐中石油大連石化公司軍代室， 遼寧 大連 116033）

噴氣燃料中存在大量不同種類的微生物，在適宜的環境條件下，存在微生物污染的可能性。微生物污染能夠引起燃油過濾器阻塞，導致腐蝕，增加飛機、儲罐的維修成本。隨著飛機中各種設備儀器精密程度的不斷提高，飛機對于噴氣燃料質量的要求越來越高，噴氣燃料中微生物污染對于飛機飛行安全的影響也越來越重要。由于噴氣燃料中不可避免的會存在一定數量的微生物，了解微生物來源、明白其危害，降低其污染程度的研究顯得尤為重要。介紹了微生物的來源，論證了其大量生長繁殖的可能性，并從微生物污染對噴氣燃料性質的影響來說明了其危害性，最后簡單介紹了噴氣燃料微生物污染的防治措施，希望能夠引起油料工作者的重視。

噴氣燃料；微生物污染 ；危害； 防治措施

早在 1895 年人們就已經發現噴氣燃料中有微生物存在，但是由于當時飛機中設備設施精密程度不高，與噴氣燃料中各種微量元素存在導致的噴氣燃料腐蝕性及其外來雜質、水分、噴氣燃料中自身組分對其儲存、使用過程中的物理、化學指標變化而引起的一系列問題相比[1]，微生物對其影響程度小，其危害性未得到足夠的重視。直到 1958 年美國空軍一架 B-52 轟炸機因微生物污染造成燃油過濾系統堵塞而導致其墜毀的事故發生后，噴氣燃料中微生物的污染才逐漸受到人們的重視，并對其展開了一系列研究。

1 噴氣燃料中微生物來源

微生物是一切肉眼看不見或看不清的微小生物，它們個體微小，結構簡單，種類繁多，通常要借助光學儀器才能看清楚。微生物包括細菌、病毒、真菌、和少數藻類等[2]。噴氣燃料中不可避免的有微生物存在。現已查明鑒定的噴氣燃料中的微生物就有 200 多種[3]。郭玲玲等在噴氣燃料儲存罐底的每毫升油樣中共檢測出 3 688 個菌落,沉淀罐底油樣本中每毫升共檢測出 4 957 個菌落[4]。

噴氣燃料中微生物主要有兩種途徑。一是來源于周圍自然環境中。自然界中的微生物種類繁多，分布極廣，高至 1.2 萬 m 的高空, 深至 1萬米的海底中都有微生物存在。灰塵、空氣中就含有大量微生物。它們借助風力四處傳播，只要遇到合適的生長環境，就會大量生長繁殖；二是噴氣燃料中本來含有的。研究人員從世界許多油田中都分離到了熱袍 菌 （ Thermotoga ） 和 熱 厭 氧 桿 菌（Thermoanerobacter）等同一類微生物[5]。1926 年，Edson S.Bastin[5]等首次提出油藏中可能有微生物生長，他們通過對67個油田的微生物分析，發現硫酸鹽還原菌普遍存在于油藏環境； Belyaev[5]等從地底1675 m 處的油田中分離到一株新的甲烷桿菌；2002年，Brakstad 等通過對北海油田中分離出的微生物進行 16SrDNA 基因序列分析，發現了嗜熱菌和屬于水桿菌屬的中溫菌[5]。

2 噴氣燃料中微生物存在大量生長繁殖的可能性

不論是儲存中的噴氣燃料還是飛機燃油箱中的噴氣燃料都能夠提供微生物生長繁殖所需要的營養物質和生長載體。

2.1 水分

水分的存在是微生物生長的重要條件[6]。Hill, E.C. and Hill[7]證實了 1mL 燃料中只要存在 1%的水分就能滿足微生物的生長和細胞代謝，甚至產生更多是水分。但是，噴氣燃料中總是有水的存在，關鍵問題在于量的多與少[8]。噴氣燃料中的水有兩方面的來源。一方面是噴氣燃料本身具有一定的溶水性。如大慶油田生產的噴氣燃料在10 ℃時每100 kg可溶解 5.5 g 的水；在 30 ℃時每 100 kg 可溶解 11g的水。水在噴氣燃料中以溶解狀態、游離狀態、懸浮狀態存在[9]。噴氣燃料標準中要求不含有水，但是通常指的是游離水和懸浮水，噴氣燃料中的溶解水是無法除去的。在一定的條件下，三種形式的水是可以相互轉化的。當溫度升高，噴氣燃料中烴類會溶解空氣中水或是噴氣燃料中的游離水和懸浮水；當溫度降低時，超過飽和的水會從燃料中析出，析出的微小水粒懸浮于油中，形成懸浮水，水粒聚集成較大的顆粒，就會從油中沉降下來形成游離水。另一方面是外界混入的水。噴氣燃料在儲存、運輸和加注過程中都可能由于各種原因而混入水分。如環境溫度的改變 ,溫度降低使空氣中的水分凝結，落入噴氣燃料中，溫度升高使空氣中的水分更多的溶解在噴氣燃料中；操作上的一些問題,例如在加注過程中，雨雪冰霜落入，輸油管線，槽車及裝油容器中殘留的水分等；貯油容器密封不良等。

由水造成燃油污染是常見的 ,且是極不容易防止和消除的[10]。燃料中的溶解水，隨著燃料中餾分的減輕、溫度的升高、芳香烴含量的增加，都會增加。

2.2 營養物質

儲存在油罐或者飛機油箱中的噴氣燃料的組分十分復雜。除了本身含有的烴類混合物外，還有來自添加劑 （如包含硫的阻聚劑等）、飛機燃油箱組成材料 （如腈橡膠、聚氨酯類物質）、外界的灰塵、管道、儲罐脫落的鐵銹等導致的少量含硫、磷和氮化合物及微量金屬元素。微生物能夠利用噴氣燃料中烴類（主要是 C10～C13的烷烴）作為生長所需的能源。含有少量的含硫、含磷和含氮化合物及其極微量金屬雜質給微生物的生長提供了必須的生長因子[11]。Turner A．P．F．[12]認為氮和鐵屑這些有限的營養也能被微生物利用。Bento F．M．[13]在許多基礎實驗室研究中發現燃料中真菌的生長可以依靠溶解在水相里的礦物質鹽作為營養物或者是溶解在儲罐排污水里的礦物質鹽。

噴氣燃料能夠給微生物提供生長所需的一切營養物質，只要有適宜的溫度、合適的酸堿度（pH 值）和必需的氣體環境，微生物就有可能在噴氣燃料中大量生長繁殖。

3 噴氣燃料中微生物生長繁殖的危害

為保證噴氣發動機在高空飛行時正常工作，避免飛行事故，噴氣燃料必須具備以下一些性質：良好的燃燒性、適當的蒸發性、低溫流動性好、良好的潔凈度、較好的熱安定性和儲存安定性、良好的潤滑性、無腐蝕性、良好的橡膠相溶性、良好的抗靜電著火性。

3.1 影響噴氣燃料的燃燒性和低溫流動性

噴氣燃料中烷烴特別是正構烷烴及其環烷烴燃燒極限寬，燃燒穩定，在高空或推油門過猛時，使發動機不易熄火，不易出現因間歇性熄火引起的喘振現象；在高空條件下，燃燒完全度高，生成積炭傾向低。此外，在相同溫度下，芳香烴特別是苯的溶水性最強，環烷烴次之，烷烴最弱。對于噴氣燃料的燃燒性和低溫流動性，烷烴的重要性不言而喻。但是，當噴氣燃料中存在大量微生物生長繁殖時，烷烴是最先被利用分解的對象。根據 George[5]等的研究表明，芳香烴抗生物分解能力強于烷烴，環烷烴、支鏈烷烴又強于直鏈烷烴。

3.2 影響噴氣燃料的潔凈度

微生物本身的大量生長繁殖、微生物代謝產生的表面活性物質、微生物對管線、儲油罐的腐蝕，導致的固體雜質等，都會影響噴氣燃料的潔凈度。史承天[14]等在部分民用飛機的燃油箱內、燃油系統的增加泵及附件的死油區、發動機的燃油濾上多次發現大量的類似懸浮物質的乳白色或棕色膏狀物。通過多次化驗證明這些懸浮物質是一種叫酵母霉菌的微生物；劉海東[15]等對沈飛公司某架飛機 2#油箱底部燃油中發現的非金屬多余物，用上海訊捷華智公司人員采用航空燃油微生物污染測試儀檢測，發現多余物是由微生物、微生物代謝物及其腐蝕產物凝結在一起形成的。袁祥波[16]等通過 18S r DNA 測序技術，對兩個油庫不同油罐中的噴氣燃料樣品進行微生物檢測，發現噴氣燃料中存在微生物Amorphotheca resinae ， 并 通 過 試 驗 得 出Amorphotheca resinae 真菌能在噴氣燃料中生長，會凈性。袁祥波[17]等通過對某油罐的絮狀懸浮物進行形貌和EDX元素分析，發現絮狀懸浮是特征真菌菌絲、外界纖維、顆粒雜質等共同參與的結果，其中特征真菌菌絲起到了重要的紐帶作用。它不僅本身產生懸浮物，還對懸浮物的生成起到促進作用。通過對特征真菌在噴氣燃料中的生長繁殖的分析，又發現其在噴氣燃料中代謝會產生表面活性物質，導致噴氣燃料水分離指數降低。

3.2 影響噴氣燃料的熱安定性和儲存安定性

我們在對噴氣燃料噴氣燃料中微生物進行分離培養時，會發現有微生物大量生長繁殖的噴氣燃料顏色程度加深，有的嚴重的會變成灰色、棕色甚至黑色；殷鶴[18]等通過在只有噴氣燃料作為唯一碳源的培養基中，培養綠色木霉菌，發現綠色木霉菌能夠降低噴氣燃料的的表面張力及熱氧化安定性，加快銅片腐蝕速度。

3.2 影響噴氣燃料的腐蝕性

微生物本身的大量生長在適合的生長環境下，微生物能夠在油水界面上迅速繁殖，它們有的能產生有機酸，有的能將燃料中的硫化物轉化為元素硫及硫化氫等活性硫化物，使容器遭受腐蝕。趙升紅[19]等對某儲罐底部樣品進行檢測分析，發現有大量生長繁殖的氧化硫硫桿菌，它代謝產生的硫酸能導致噴氣燃料銀片腐蝕不合格。王德巖[20]等發現硫酸鹽還原菌的大量繁殖與油品的腐蝕性有較大一致性，能夠使噴氣燃料的腐蝕性成幾何倍數增長。。

微生物生長繁殖除了能夠影響噴氣燃料的某些性質，降低噴氣燃料的質量，還能夠堵塞、損壞飛機精密的設備設施。微生物在噴氣燃料中能夠充當導體，導致其介電常數發生變化，從而使電容式測量傳感器的精度性能下降，最后發生短路和失效[21]。1956 年，在馬來西亞就發現飛機發動機燃油泵柱塞頭滑墊因貯油罐中噬硫酸鹽菌代謝產生的硫化氫混入油料而導致其腐蝕[22]。

4 噴氣燃料中微生物的防治措施

噴氣燃料中發生微生物污染，會影響油料的燃燒性、低溫流動性、潔凈度和儲存安定性，加大油料的腐蝕性，還可能對飛機的飛行安全帶來威脅[23]。微生物在噴氣燃料中大量生長繁殖，是有條件的，如果控制這些條件是能夠有效預防微生物污染的。預防微生物污染， 加強油料質量管理是最佳辦法[24]。加強油料質量管理，主要是加強對水分的控制、避免空氣中的灰塵及雜質的侵入及定期對儲油系統進行微生物檢測。此外，油罐內壁和油箱內壁凃 上燃料微生物的重要手段。

采取加強油料質量管理等預防措施，有助于降低微生物污染的風險，降低損失，但是不能完全避免微生物的污染。如果發現噴氣燃料中有微生物污染，能夠采取的應對措施只有物理和化學兩種抑菌滅菌方法[25]。

5 結束語

經研究發現，微生物大量繁殖不僅影響油品質量,降低油品各種性能指標，比如潔凈度，銀片腐蝕等，還會導致飛機燃料供給系統儀表指示精度，阻塞飛機燃油系統等機械故障。可是，目前日常噴氣燃料的檢驗項目中，無法有效檢測微生物污染情況，這不僅會忽視對微生物的管理，增加微生物污染的風險，還存在著將微生物污染的油品按照正常油品投入使用的問題，增加飛機飛行隱患[26]。因此，研究關于噴氣燃料中微生物危害的消除方法，防止微生物大量繁殖、降低微生物污染危害，對確保噴氣燃料質量安全，保證飛機飛行安全，具有重要意義。

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Research on Reducing Microbial Contamination’s Damage to Jet Fuel

LIpeng1, XIONG Yun1, CHEN Ran2
（1. Logistical Engineering University, Chongqing 401331, China；2. Military Representative Office ofpetroChina Dalianpetrochemical Company, Liaoning Dalian 116033, China）

There are a number of different types of microorganisms in aviation fuel. Under the appropriate environmental conditions, there is thepossibility of microbial contamination. Microorganisms growth can cause fuel filterplugging and corrosion to increase maintenance costs. As constantly upgrading to theprecision degree of variety instruments in aircrafts, requirements for jet fuel quality are increasingly high, effect of microbial contamination of jet fuel on aircraft flight safety is more and more important. It is very important to know the source of microorganisms, understand the harm and reduce thepollution degree of the jet fuel because of the unavoidable existence of a certain number of microorganisms. In thispaper, the origin of microbes was introduced, thepossibility of its growth and reproduction was discussed, the harmfulness of microbial contamination was analyzed, theprevention and control measures of microbial contamination wereput forward.

Aviation fuel; Microbial contamination;problems; Microbial contamination control

TE 624

： A

： 1671-0460（2017）02-0333-03

2016-09-18

李鵬（1991-），男，碩士研究生，研究方向：從事軍用油品應用和油料節約方面研究。E-mail：750533922@qq.com。

熊云（1962-），男，教授，研究方向：主要從事軍用油品應用和油料節約方面研究。E-mail：xy0000001@sina.com。