喷气燃料中微生物污染危害研究概述

李 鹏，熊 云，陈 然

（1. 后勤工程学院，重庆 401311； 2. 驻中石油大连石化公司军代室， 辽宁 大连 116033）

喷气燃料中微生物污染危害研究概述

李 鹏1，熊 云1，陈 然2

（1. 后勤工程学院，重庆 401311； 2. 驻中石油大连石化公司军代室， 辽宁 大连 116033）

喷气燃料中存在大量不同种类的微生物，在适宜的环境条件下，存在微生物污染的可能性。微生物污染能够引起燃油过滤器阻塞，导致腐蚀，增加飞机、储罐的维修成本。随着飞机中各种设备仪器精密程度的不断提高，飞机对于喷气燃料质量的要求越来越高，喷气燃料中微生物污染对于飞机飞行安全的影响也越来越重要。由于喷气燃料中不可避免的会存在一定数量的微生物，了解微生物来源、明白其危害，降低其污染程度的研究显得尤为重要。介绍了微生物的来源，论证了其大量生长繁殖的可能性，并从微生物污染对喷气燃料性质的影响来说明了其危害性，最后简单介绍了喷气燃料微生物污染的防治措施，希望能够引起油料工作者的重视。

喷气燃料；微生物污染 ；危害； 防治措施

早在 1895 年人们就已经发现喷气燃料中有微生物存在，但是由于当时飞机中设备设施精密程度不高，与喷气燃料中各种微量元素存在导致的喷气燃料腐蚀性及其外来杂质、水分、喷气燃料中自身组分对其储存、使用过程中的物理、化学指标变化而引起的一系列问题相比[1]，微生物对其影响程度小，其危害性未得到足够的重视。直到 1958 年美国空军一架 B-52 轰炸机因微生物污染造成燃油过滤系统堵塞而导致其坠毁的事故发生后，喷气燃料中微生物的污染才逐渐受到人们的重视，并对其展开了一系列研究。

1 喷气燃料中微生物来源

微生物是一切肉眼看不见或看不清的微小生物，它们个体微小，结构简单，种类繁多，通常要借助光学仪器才能看清楚。微生物包括细菌、病毒、真菌、和少数藻类等[2]。喷气燃料中不可避免的有微生物存在。现已查明鉴定的喷气燃料中的微生物就有 200 多种[3]。郭玲玲等在喷气燃料储存罐底的每毫升油样中共检测出 3 688 个菌落,沉淀罐底油样本中每毫升共检测出 4 957 个菌落[4]。

喷气燃料中微生物主要有两种途径。一是来源于周围自然环境中。自然界中的微生物种类繁多，分布极广，高至 1.2 万 m 的高空, 深至 1万米的海底中都有微生物存在。灰尘、空气中就含有大量微生物。它们借助风力四处传播，只要遇到合适的生长环境，就会大量生长繁殖；二是喷气燃料中本来含有的。研究人员从世界许多油田中都分离到了热袍 菌 （ Thermotoga ） 和 热 厌 氧 杆 菌（Thermoanerobacter）等同一类微生物[5]。1926 年，Edson S.Bastin[5]等首次提出油藏中可能有微生物生长，他们通过对67个油田的微生物分析，发现硫酸盐还原菌普遍存在于油藏环境； Belyaev[5]等从地底1675 m 处的油田中分离到一株新的甲烷杆菌；2002年，Brakstad 等通过对北海油田中分离出的微生物进行 16SrDNA 基因序列分析，发现了嗜热菌和属于水杆菌属的中温菌[5]。

2 喷气燃料中微生物存在大量生长繁殖的可能性

不论是储存中的喷气燃料还是飞机燃油箱中的喷气燃料都能够提供微生物生长繁殖所需要的营养物质和生长载体。

2.1 水分

水分的存在是微生物生长的重要条件[6]。Hill, E.C. and Hill[7]证实了 1mL 燃料中只要存在 1%的水分就能满足微生物的生长和细胞代谢，甚至产生更多是水分。但是，喷气燃料中总是有水的存在，关键问题在于量的多与少[8]。喷气燃料中的水有两方面的来源。一方面是喷气燃料本身具有一定的溶水性。如大庆油田生产的喷气燃料在10 ℃时每100 kg可溶解 5.5 g 的水；在 30 ℃时每 100 kg 可溶解 11g的水。水在喷气燃料中以溶解状态、游离状态、悬浮状态存在[9]。喷气燃料标准中要求不含有水，但是通常指的是游离水和悬浮水，喷气燃料中的溶解水是无法除去的。在一定的条件下，三种形式的水是可以相互转化的。当温度升高，喷气燃料中烃类会溶解空气中水或是喷气燃料中的游离水和悬浮水；当温度降低时，超过饱和的水会从燃料中析出，析出的微小水粒悬浮于油中，形成悬浮水，水粒聚集成较大的颗粒，就会从油中沉降下来形成游离水。另一方面是外界混入的水。喷气燃料在储存、运输和加注过程中都可能由于各种原因而混入水分。如环境温度的改变 ,温度降低使空气中的水分凝结，落入喷气燃料中，温度升高使空气中的水分更多的溶解在喷气燃料中；操作上的一些问题,例如在加注过程中，雨雪冰霜落入，输油管线，槽车及装油容器中残留的水分等；贮油容器密封不良等。

由水造成燃油污染是常见的 ,且是极不容易防止和消除的[10]。燃料中的溶解水，随着燃料中馏分的减轻、温度的升高、芳香烃含量的增加，都会增加。

2.2 营养物质

储存在油罐或者飞机油箱中的喷气燃料的组分十分复杂。除了本身含有的烃类混合物外，还有来自添加剂 （如包含硫的阻聚剂等）、飞机燃油箱组成材料 （如腈橡胶、聚氨酯类物质）、外界的灰尘、管道、储罐脱落的铁锈等导致的少量含硫、磷和氮化合物及微量金属元素。微生物能够利用喷气燃料中烃类（主要是 C10～C13的烷烃）作为生长所需的能源。含有少量的含硫、含磷和含氮化合物及其极微量金属杂质给微生物的生长提供了必须的生长因子[11]。Turner A．P．F．[12]认为氮和铁屑这些有限的营养也能被微生物利用。Bento F．M．[13]在许多基础实验室研究中发现燃料中真菌的生长可以依靠溶解在水相里的矿物质盐作为营养物或者是溶解在储罐排污水里的矿物质盐。

喷气燃料能够给微生物提供生长所需的一切营养物质，只要有适宜的温度、合适的酸碱度（pH 值）和必需的气体环境，微生物就有可能在喷气燃料中大量生长繁殖。

3 喷气燃料中微生物生长繁殖的危害

为保证喷气发动机在高空飞行时正常工作，避免飞行事故，喷气燃料必须具备以下一些性质：良好的燃烧性、适当的蒸发性、低温流动性好、良好的洁净度、较好的热安定性和储存安定性、良好的润滑性、无腐蚀性、良好的橡胶相溶性、良好的抗静电着火性。

3.1 影响喷气燃料的燃烧性和低温流动性

喷气燃料中烷烃特别是正构烷烃及其环烷烃燃烧极限宽，燃烧稳定，在高空或推油门过猛时，使发动机不易熄火，不易出现因间歇性熄火引起的喘振现象；在高空条件下，燃烧完全度高，生成积炭倾向低。此外，在相同温度下，芳香烃特别是苯的溶水性最强，环烷烃次之，烷烃最弱。对于喷气燃料的燃烧性和低温流动性，烷烃的重要性不言而喻。但是，当喷气燃料中存在大量微生物生长繁殖时，烷烃是最先被利用分解的对象。根据 George[5]等的研究表明，芳香烃抗生物分解能力强于烷烃，环烷烃、支链烷烃又强于直链烷烃。

3.2 影响喷气燃料的洁净度

微生物本身的大量生长繁殖、微生物代谢产生的表面活性物质、微生物对管线、储油罐的腐蚀，导致的固体杂质等，都会影响喷气燃料的洁净度。史承天[14]等在部分民用飞机的燃油箱内、燃油系统的增加泵及附件的死油区、发动机的燃油滤上多次发现大量的类似悬浮物质的乳白色或棕色膏状物。通过多次化验证明这些悬浮物质是一种叫酵母霉菌的微生物；刘海东[15]等对沈飞公司某架飞机 2#油箱底部燃油中发现的非金属多余物，用上海讯捷华智公司人员采用航空燃油微生物污染测试仪检测，发现多余物是由微生物、微生物代谢物及其腐蚀产物凝结在一起形成的。袁祥波[16]等通过 18S r DNA 测序技术，对两个油库不同油罐中的喷气燃料样品进行微生物检测，发现喷气燃料中存在微生物Amorphotheca resinae ， 并 通 过 试 验 得 出Amorphotheca resinae 真菌能在喷气燃料中生长，会净性。袁祥波[17]等通过对某油罐的絮状悬浮物进行形貌和EDX元素分析，发现絮状悬浮是特征真菌菌丝、外界纤维、颗粒杂质等共同参与的结果，其中特征真菌菌丝起到了重要的纽带作用。它不仅本身产生悬浮物，还对悬浮物的生成起到促进作用。通过对特征真菌在喷气燃料中的生长繁殖的分析，又发现其在喷气燃料中代谢会产生表面活性物质，导致喷气燃料水分离指数降低。

3.2 影响喷气燃料的热安定性和储存安定性

我们在对喷气燃料喷气燃料中微生物进行分离培养时，会发现有微生物大量生长繁殖的喷气燃料颜色程度加深，有的严重的会变成灰色、棕色甚至黑色；殷鹤[18]等通过在只有喷气燃料作为唯一碳源的培养基中，培养绿色木霉菌，发现绿色木霉菌能够降低喷气燃料的的表面张力及热氧化安定性，加快铜片腐蚀速度。

3.2 影响喷气燃料的腐蚀性

微生物本身的大量生长在适合的生长环境下，微生物能够在油水界面上迅速繁殖，它们有的能产生有机酸，有的能将燃料中的硫化物转化为元素硫及硫化氢等活性硫化物，使容器遭受腐蚀。赵升红[19]等对某储罐底部样品进行检测分析，发现有大量生长繁殖的氧化硫硫杆菌，它代谢产生的硫酸能导致喷气燃料银片腐蚀不合格。王德岩[20]等发现硫酸盐还原菌的大量繁殖与油品的腐蚀性有较大一致性，能够使喷气燃料的腐蚀性成几何倍数增长。。

微生物生长繁殖除了能够影响喷气燃料的某些性质，降低喷气燃料的质量，还能够堵塞、损坏飞机精密的设备设施。微生物在喷气燃料中能够充当导体，导致其介电常数发生变化，从而使电容式测量传感器的精度性能下降，最后发生短路和失效[21]。1956 年，在马来西亚就发现飞机发动机燃油泵柱塞头滑垫因贮油罐中噬硫酸盐菌代谢产生的硫化氢混入油料而导致其腐蚀[22]。

4 喷气燃料中微生物的防治措施

喷气燃料中发生微生物污染，会影响油料的燃烧性、低温流动性、洁净度和储存安定性，加大油料的腐蚀性，还可能对飞机的飞行安全带来威胁[23]。微生物在喷气燃料中大量生长繁殖，是有条件的，如果控制这些条件是能够有效预防微生物污染的。预防微生物污染， 加强油料质量管理是最佳办法[24]。加强油料质量管理，主要是加强对水分的控制、避免空气中的灰尘及杂质的侵入及定期对储油系统进行微生物检测。此外，油罐内壁和油箱内壁凃 上燃料微生物的重要手段。

采取加强油料质量管理等预防措施，有助于降低微生物污染的风险，降低损失，但是不能完全避免微生物的污染。如果发现喷气燃料中有微生物污染，能够采取的应对措施只有物理和化学两种抑菌灭菌方法[25]。

5 结束语

经研究发现，微生物大量繁殖不仅影响油品质量,降低油品各种性能指标，比如洁净度，银片腐蚀等，还会导致飞机燃料供给系统仪表指示精度，阻塞飞机燃油系统等机械故障。可是，目前日常喷气燃料的检验项目中，无法有效检测微生物污染情况，这不仅会忽视对微生物的管理，增加微生物污染的风险，还存在着将微生物污染的油品按照正常油品投入使用的问题，增加飞机飞行隐患[26]。因此，研究关于喷气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，对确保喷气燃料质量安全，保证飞机飞行安全，具有重要意义。

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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

李鹏（1991-），男，硕士研究生，研究方向：从事军用油品应用和油料节约方面研究。E-mail：750533922@qq.com。

熊云（1962-），男，教授，研究方向：主要从事军用油品应用和油料节约方面研究。E-mail：xy0000001@sina.com。