Биотехнологические приемы оценки устойчивости сталей к коррозии, вызываемой бактериальной сульфатредукцией, и пути повышения коррозионной устойчивости нефтегазового оборудования

Зайцева, Ольга Владимировна

Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему
Биотехнологические приемы оценки устойчивости сталей к коррозии, вызываемой бактериальной сульфатредукцией, и пути повышения коррозионной устойчивости нефтегазового оборудования
ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Биотехнологические приемы оценки устойчивости сталей к коррозии, вызываемой бактериальной сульфатредукцией, и пути повышения коррозионной устойчивости нефтегазового оборудования"

На правах рукописи

и1-'

Зайцева Ольга Владимировна

БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ ОЦЕНКИ УСТОЙЧИВОСТИ СТАЛЕЙ К КОРРОЗИИ, ВЫЗЫВАЕМОЙ БАКТЕРИАЛЬНОЙ СУЛЬ-Ф АТРЕДУКЦИЕЙ, И ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ КОРРОЗИОННОЙ УСТОЙЧИВОСТИ НЕФТЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

03.00.23 - биотехнология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

п • ! I л ч Л -> п

Уфа -2009

003472675

Работа выполнена на кафедре биохимии ГОУ ВПО «Самарский государственный университет»

Научный руководитель:

доктор биологических наук, профессор Кленова Н.А.

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Чемерис А.В.

доктор биологических наук, профессор Еремец В.И.

Ведущая организация:

Учреждение Российской академии наук Институт биохимии и физиологии микроорганизмов им. Г.К. Скрябина

РАН

Защита состоится «19» июня 2009 г. в 14-00 часов на заседании Объединенного диссертационного совета ДМ 002.136.01 при Учреждении Российской академии наук Институте биологии Уфимского научного центра РАН по адресу: 450054, г. Уфа, проспект Октября, д. 69.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Учреждения Российской академии наук Институте биологии Уфимского научного центра РАН и на официальном сайте: http://www.anrb.ru/inbio/sovet.html

Автореферат разослан «19» мая 2009 года

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат биологических наук, доцент

Уразгильдин Р.В.

Актуальность проблемы. В настоящее время в связи с использованием вторичных методов добычи нефти, которые заключаются в заводнении нефтяных пластов поверхностными водами для поддержания пластового давления, наблюдается активизация жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ). СВБ являются уникальной физиологической группой, получающей энергию в процессе сульфатного дыхания. В результате этого процесса выделяется сероводород, который вызывает интенсивную коррозию нефтегазового оборудования [NACE, 2004, Lee, 1993,Чугунов, 2002].

По оценкам специалистов нефтегазовой промышленности, биокоррозия является причиной от 20 до 80% аварийных случаев в нефтегазовом комплексе, которые приводят к экономическим потерям и ухудшению экологической обстановки [Асфандияров, 1983].

Распространенный способ борьбы с биокоррозией с помощью бактерицидов оказывается малоэффективным, поскольку СВБ прочно адгезируются на поверхности металла и формируют биопленки, покрытые шламом и продуктами коррозии [Сабирова, 1986].

Немногочисленные литературные данные [Geesey, 1996, Walsh, 1993] свидетельствуют о зависимости устойчивости стали к биокоррозии от ее химического состава. Химический состав стали двояко влияет на стойкость стали по отношению к коррозии. Некоторые легирующие элементы существенно повышают стойкость стали к бактериальной коррозии, в то время как другие элементы, являясь потенциальными компонентами питания бактерий, могут увеличивать бактериальную коррозию.

На наш взгляд, одним из возможных путей снижения степени биокоррозии или ее предотвращения, может быть изменение химического состава трубных и конструкционных сплавов. В этой связи, представляется перспективным для легирования трубных сплавов поиск химических элементов, ингибирую-щих рост коррозионноопасных бактерий и одновременно предотвращающих их адсорбцию на поверхности металлов.

Цель н задачи исследования. Целью данного исследования было изучение коррозионной активности микрофлоры нефтяных месторождений с целью выбора тест-культуры для оценки устойчивости стали к биокоррозии и разработки биотехнологической концепции повышения устойчивости конструкционных сплавов.

В рамках поставленной цели предстояло решить следующие задачи:

1) изучить коррозионноопасную микрофлору некоторых нефтяных ме-сторож'дений, выделить, охарактеризовать и отобрать накопительные культуры сульфатвосстанавливающих бактерий в качестве тест-объекта оценки коррозионной устойчивости стали;

2) исследовать адгезивные свойства клеток накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения;

3) изучить влияние ионов хрома и редкоземельных элементов в составе сред культивирования на рост, активность процесса сульфатредукции и дегид-рогеназную активность накопительной культуры СВБ, выделенной из Приоб-

ского нефтяного месторождения;

4) изучить адсорбцию редкоземельных элементов церия и лантана на клетках накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения;

5) оценить влияние содержания хрома и некоторых редкоземельных металлов в стали на рост на поверхности стали биопленки накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения.

Научная новизна. Впервые выделена и охарактеризована коррозионно-опасная микрофлора Приобского нефтяного месторождения.

Впервые изучено влияние разных концентраций ионов хрома в среде культивирования на рост накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения.

Впервые исследовано влияние содержания хрома и редкоземельных элементов в стали на рост на поверхности стали и показатели метаболизма биопленки накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения.

Впервые оценено влияние разных концентраций редкоземельных элементов в среде культивирования на рост и показатели метаболизма накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения.

Впервые изучена адсорбция редкоземельных элементов на клетках накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения и исследована сила адгезии клеток данной культуры к поверхности стекла.

Теоретическая п практическая значимость работы. Проведен мониторинг нескольких нефтяных месторождений, в ходе которого получены данные по численности коррозионноопасной микрофлоры в исследованных месторождениях.

Обоснован выбор накопительной культуры Приобского нефтяного месторождения в качестве биотеста для оценки коррозионной устойчивости сталей. Выявлено, что по силе адгезии предложенная накопительная культура СВБ на несколько порядков превосходит музейные культуры.

Установлено, что введение редкоземельных элементов и хрома в трубный сплав повышает стойкость стали к биокоррозии наряду с улучшением механических характеристик.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Хлорид хрома (III) оказывает небольшое стимулирующее действие, тогда как хромат (VI) и бихромат (VI) калия оказывают дозозависимое бактерио-сгатическое действие на рост и показатели метаболизма накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения.

2. Введение хрома в сталь наряду с улучшением механических свойств повышает стойкость к бактериальной коррозии, вызываемой накопительной культурой СВБ.

3. Установлена зависимость между составом стали и развитием на ее поверхности биопленки сульфатвосстанавливающих бактерий. Введение церия во включения наряду с микроструктурой стали изменяет адгезивные свойства

СВБ по отношению к поверхности стали.

4. Количество клеток, содержание белка и дегидрогеназная активность СВБ в биопленке, а также скорость коррозии стали значительно ниже на сталях, модифицированных церием. Наибольшие показатели наблюдались на сталях с системой легирования Бе-Мп.

5. Установлено, что лишь довольно высокие концентрации редкоземельных элементов церия и лантана (0,05% и выше) могут полностью ингиби-ровать рост накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения.

6. Установлено, что силы адгезии к поверхности субстратов музейной культуры СВБ и накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения, на несколько порядков превышают силы адгезии многих других культур бактерий, что может служить основой для объяснения высокой коррозионной опасности адгезированных форм сульфатвосстанавли-вающих бактерий.

Апробация работы

Материалы диссертации доложены и обсуждены на научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (Уфа, 2006), молодежной научной конференции «Актуальные проблемы экологии Волжского бассейна» (Тольятти, 2007), на третьей международной научно-технической конференции «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов ЕЬР1Т 2007» (Тольятти, 2007), XII международной конференции «Окружающая среда для нас и будущих поколений» (Самара, 2007), IV Всероссийской научно-практической конференции «Нефтегазовые и химические технологии» (Самара, 2007).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 работ, из которых 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, выводов, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 142 страницах машинописного текста, содержит 12 таблиц, 21 рисунок, 6 приложений. Библиографический список содержит 178 наименований, в том числе 97 иностранных изданий.

ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Объектом изучения послужили три физиологические группы коррозион-ноопасных бактерий: тионовые бактерии, сульфатвосстанавливающие и угле-водородокисляющие бактерии. Накопительные культуры данных трех групп бактерий были выделены на специфических элективных средах как из продуктов коррозионных отложений, так и из пластовых вод. На основе микробиологических посевов и значений индексов активности культура СВБ из Приобского нефтяного месторождения была определена как наиболее активная и все дальнейшие исследования проводили в среде с данной культурой. Данная культура СВБ является накопительной, и в ходе биохимических и микробиологических тестов был определен ее приблизительный состав и соответственно ему

были подобраны следующие виды музейных культур бактерий: Desulfovibrio desulfuricans, Desulfotomaculum sp, Desulfobacter sp.

Также объектами исследования являлись стали с системой легирования Fe-Mn (09Г2С и 17Г1С), традиционно применяемые в нефтегазовой отрасли, и с системой легирования Fe-Cr (13ХФА), дополнительно модифицированные церием в трех различных концентрациях (0,0035, 0,0075 и 0,0199 %) и модифицированные кальцием, а также стали 08ХМЧА и 15Х5М с повышенным содержанием хрома. Размер образцов стали составлял 40x10x4 мм.

Состав микробного сообщества пластовых вод анализировали путем посева на жидкие питательные среды для выявления отдельных физиологических групп микроорганизмов. СВБ определяли на жидкой среде Постгейта С с лак-татом кальция (3,5 г/л) в качестве донора электронов. Количество хлористого натрия варьировали в зависимости от состава пластовых вод от 10 до 60 г/л. Зараженные 1 мл пластовых вод среды инкубировали в анаэростате АЭ-01. Ана-эростат помещали в термостат при 30 °С.

Тионовых бактерий (ТБ) определяли на жидкой минеральной среде с тиосульфатом. Флаконы инкубировали в термостате при 30°С.

Углеводородокисляющих бактерий (УОБ) определяли на среде Раймонда с нефтью. Флаконы инкубировали в термостате при 30°С.

Учет бактерий вели как по продуктам жизнедеятельности, характерным для той или иной физиологической группы, так и по микроскопии бактерий в световом микроскопе Karl Zeiss (Германия) при увеличении 1600 раз с иммерсией.

Для ориентировочной оценки количества бактерий в среде использовали индекс активности, который рассчитывали по формуле:

100

где а - время (сутки) появления черного осадка, бактериальной мути или изменения цвета среды с момента посева пробы.

Для уточненной количественной оценки бактерий в среде использовали метод предельных разведений.

Для определения влияния различных соединений хрома на рост выделенной культуры сульфатвосстанавливающих бактерий, в колбы со средой Постгейта С, зараженной накопительной культурой СВБ, добавляли растворы хлорида хрома (П1), хромата (VI) калия и бихромата (VI) калия. Конечные концентрации хлорида хрома (III) в среде составляли 0,205 и 0,410 мг/мл, хромата (VI) калия - 0,261 и 0,522 мг/мл, бихромата (VI) калия - 0,415 и 0,830 мг/мл. Колбы инкубировали в анаэростате при 30 °С в течение 7 суток. После инкубации определяли концентрации сероводорода в среде методом Пахмайера, белка в среде методом Лоури и дегидрогеназную активность спектрофотометрически по реакции образования формазана. Для удобства сравнения полученных результатов определяли минимальную ингибирующую концентрацию (МИК -минимальная концентрация, при которой рост популяции снижается на 50%).

Определение влияния химического состава стали на скорость ее коррозии в среде СВБ проводили путем инкубации образцов стали во флаконах, зараженных культурами сульфатвосстанавливающих бактерий. Через две недели инкубации образцы стали с биопленками подвергали изучению биохимическими методами. Для изучения плотности и характера заселения колониями биопленки использовали высокоразрешающую растровую электронную микроскопию. Производили подсчет среднего числа клеток на единицу площади образца, просматривая 25 случайных полей зрения.

Коррозионную активность СВБ определяли весовым методом (по потери массы стали).

Антибактериальные свойства соединений церия и лантана изучали путем инкубации накопительной культуры СВБ с данными соединениями в конечных концентрациях 0,0063 - 0,3%.

Измерение адсорбционных свойств клеточных стенок СВБ к редкоземельным элементам проводили на энергодисперсионном рентгенофлуорес-центном анализаторе БРА-18.

Определение сил адгезии накопительной и музейных культур СВБ к твердым поверхностям проводили по методу центрифугального отрыва [Звягинцев, 1973].

При математической обработке результатов использовали критерий Стьюдента. Достоверными считали различия с уровнем значимости 95%.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

1. МОНИТОРИНГ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКА НАКОПИТЕЛЬНОЙ КУЛЬТУРЫ СУЛЬФАТВОССТАНАВЛИВАЮЩИХ БАКТЕРИЙ, ВЫДЕЛЕННОЙ ИЗ ПРОДУКТОВ КОРРОЗИИ ПРИОБСКОГО НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

1.1. Мониторинг нефтяных месторождений

На предмет бактериального заражения нами были обследованы три нефтяных месторождения: Зимняя Ставка (Ставропольский край), Приобское (Нефтеюганск), Дмитровское (Самарская область).

Исследованные месторождения резко различаются по составу пластовых вод, но во всех трех месторождениях основным способом интенсификации добычи нефти является заводнение, так как коллекторы низкопроницаемы.

По химическому составу пластовые воды Дмитровского месторождения относятся к хлоркальциевому типу, имеют минерализацию 244,62 г/л. Пластовые воды Приобского нефтяного месторождения относятся к гидрокарбонатно-натриевому типу, имеют минерализацию 24,3 г/л. Пластовые воды месторождения Зимняя Ставка относятся к хлоркальциевому типу, имеют минерализацию 85,5 г/л.

Нами были исследованы три физиологические группы микроорганизмов, которые мы выделяли как из пластовых вод каждого месторождения, так и из продуктов коррозии, собранных со стенок трубопроводов, вышедших из строя. Это тионовые бактерии, углеводородокисляющие и сульфатвосстанавливаю-

щие, а также определялась численность сапрофитных бактерий, растущих на МПА (табл. 1).

Таблица 1

Микробный состав продуктов коррозии разных месторождений ___(2005 г.)_____

Название месторождения Численность сапротрофиых бактерий на МПБ, кл/г продуктов коррозии Группа тионовых бактерий, кл/г продуктов коррозии Группа угле-водородо-кисляющих бактерий, кл/г продуктов коррозии Группа c_v.ii.-фатвосста-навливаю-IIIих бактерий, кл/г продуктов коррозии

Дмитровское, Самарская область ю4 10" 10 10z

Зимняя Ставка, Ставропольский край 106 10" W 10"

Приобское, Нефтеюганск 10" 10" юа 10'

В результате проведенных экспериментов было выявлено, что Приобское месторождение и Зимняя Ставка содержат огромное количество коррозионно-опасных бактерий, среди которых преобладают представители тионовых бактерий и СВБ. Причем наибольшее количество СВБ сосредоточено в продуктах коррозионных отложений на стенках труб. Поэтому скорость коррозии трубопроводов на данных месторождениях очень высокая и трубы выходят из строя через 6-8 месяцев после начала эксплуатации. Большинство труб на данных месторождениях выплавлены из стали марок 09Г2С и 17Г1С, которые обладают низкой коррозионной стойкостью. Высокая минерализация вод Дмитровского месторождения предотвращает развитие коррозионноопасной микрофлоры в данном месторождении.

1.2. Характеристика накопительной культуры СВБ, выделенной из продуктов коррозии Приобского нефтяного месторождения

Для определения видового состава СВБ, присутствующих в коррозионных отложениях Приобского нефтяного месторождения, и изучения особенностей их метаболизма был произведен посев продуктов коррозии на среду Постгейта С с различными органическими субстратами: лактатом натрия (4 г/л), ацетатом натрия (1,5 г/л), бензоатом натрия (1 г/л), этанолом (5 мл/л). Производили учет численности СВБ и содержание сероводорода в конечных разведениях (табл. 2). Также для более четкого разграничения родов данной накопительной культуры проводили окрашивание клеток по Граму и изучали их внешние морфологические признаки (форму клетки и размеры).

Анализ роста накопительной культуры на разных субстратах показал, что данная культура включает в себя сульфидогенные бактерии различных мегаболи-

ческих путей. Окраска клеток по Граму показала преобладание в культуре грам-положительных бактерий, хотя небольшое количество грамотрицательных бактерий присутствовало. Морфология изученных клеток сильно различалась. В культуре присутствовали в основном прямые палочковидные клетки размером 0,5-] х 1-4 мкм, реже встречались изогнутые палочки и кокковидные клетки. Также присутствовали в большом количестве спорообразующие клетки. Таким образом, можно полагать, что преобладают бактерии рода Оехи1/о(отаси1шп, так как этот род является грамположительным, клетки могут долго сохраняться в продуктах коррозии, находящихся на воздухе, за счет спорообразования, данный род использует лактат, ацетат и этанол как доноры электронов. Рода Ое&иЩтЬпо и Ьас1ег являются грамотриидтельными. Ве$и1(отЪпо использует лактат и некоторые штаммы — этанол, Оехи1/оЬас1ег - ацетат. Ни один из этих двух родов не использует бензоат. Бактерии данной культуры являются облигатными анаэробами, мезофилами, рост и образование сероводорода наблюдали в диапазоне температур от 15° до 45° С с оптимумом 30-32° С. Культура растет при концентрации ЫаС1 от 1 до 5% в среде, оптимальной является среда, содержащая 1% №С1. Культура хорошо растет на среде без дрожжевого автолизата, но его внесение увеличивает продукцию сероводорода в среднем на 7%.

Таблица 2

Численность СВБ в продуктах коррозионных отложений Приобского нефтяного месторождения, определяемая на средах с различными субстратами

Субстрат Количество СВБ в пробе, кл/мл Количество сероводорода в конечном разведении, мг/л

Лактат 107 25,3±3,9

Ацетат 102 4,2±0,3

Бензоат о 1 0

Этанол Ю- 3,2±0,3

Исходя из данных результатов, мы сделали заключение, что накопительная культура СВБ представляет собой консорциум, на 80% состоящий из бактерий рода Оеш1/о^таси1ит, в меньшем количестве присутствуют бактерии родов Оези1/о\чЬг10 и Ос^п1/оЬас(ег (примерно 20%).

Данная накопительная культура выделяет наибольшее количество сероводорода на среде с лактатом (25,3 мг/л в конечном разведении) (табл. 2).

Таким образом, данная накопительная культура СВБ лучше всего растет на среде с лактатом, поэтому все последующие эксперименты были осуществлены на среде Постгейта С с лактатом.

Карначук О.В., 1995], но обладает высокой дегидрогеназной активностью и

имеет достаточно продолжительную экспоненциальную фазу роста (четверо суток). Так как дегидрогеназная активность - важнейший показатель во многом определяющий скорость локальной коррозии стали, то данная культура СВБ является высоко коррозионноопасной.

2. ВЛИЯНИЕ ХРОМА В СРЕДЕ И В СТАЛИ НА РОСТ НАКОПИТЕЛЬНОЙ КУЛЬТУРЫ СВБ, ВЫДЕЛЕННОЙ ИЗ ПРОДУКТОВ КОРРОЗИОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ПРИОБСКОГО НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

2.1. Влияние содержания хрома в стали на рост биопленки накопительной культуры СВБ на поверхности стали

Повышения коррозионной стойкости металлов можно достигнуть введением компонентов, способствующих образованию более совершенного экранирующего защитного слоя продуктов коррозии на поверхности сплава. Примером такого способа легирования является повышение коррозионной стойкости углеродистой стали при легировании хромом.

Электронная микроскопия биопленок СВБ, образующихся на поверхности сталей, показала различия в количестве бактерий на единицу площади биопленки, а также изменение морфологии бактериальных клеток СВБ в зависимости от марки стали.

Нами было отмечено, что при увеличении концентрации хрома в стали количество бактериальных клеток на поверхности стали уменьшается. Также данные по количеству бактерий в биопленке подтверждаются данными по количеству белка в биопленке (табл. 3). Как известно, с одной стороны, хром является ингибитором роста бактерий, с другой стороны, хром образует защитную оксидную пленку на поверхности металла. Поэтому при увеличении содержания хрома в стали до определенных пределов, можно снизить бактериальное прикрепление к поверхности стали. Биопленка на поверхности стали 15Х5М с высоким содержанием хрома (4,6%) располагается отдельными небольшими кусочками. Также существенно меняется морфология клеток. Клетки становятся более тонкими и полупрозрачными, что свидетельствует о процессах ингибирования их жизнедеятельности.

Таблица 3

Зависимость количества СРВ в биопленке от концентрации ___хрома в стали _

Марка стали количество бактерий в поле зрения, 1200 мкм2 Количество белка в биопленке, мкг/мл

09Г2С 124±8 193,2±11

08ХМЧА 103±5* 176,4±9*

15Х5М 78±3* 134,5±6*

Примечание: * - различия достоверны по отношению к контрольным образцам стали (09Г2С), р<0,05

Однако гетерогенность сложно влияет на коррозионную стойкость сплавов. Если анодом является узкая зона границы зерна вследствие обеднения в

этой узкой зоне твердого раствора легирующим элементом (хромом), то это приводит к увеличению коррозии границ зерен, то есть к межкристаллитной коррозии. Увеличение размеров зерна увеличивает межкристаллитную коррозию, так как уменьшается длина границ зерен.

Таким образом, введение хрома в сталь наряду с улучшением механических свойств повышает стойкость к бактериальной коррозии, вызываемой накопительной культурой СВБ. Но возникает риск развития межкристаллитной коррозии.

2.2. Влияние соединений хрома в среде на рост накопительной культуры СВБ, выделенной из продуктов коррозионных отложений Приобского нефтяного месторождения

Многие стали, используемые для изготовления труб для нефтегазовой промышленности, содержат значительные количества хрома. В процессе эксплуатации труб часть хрома может переходить в растворенное состояние и присутствовать в среде внутри трубопроводов. В связи с вышеизложенным, нам представляется важным изучение влияния небольших концентраций соединений хрома на развитие биопленки выделенной нами накопительной культуры СВБ.

В результате исследований было выявлено, что в концентрациях 0,205 и 0,410 мг/мл хлорид хрома (III) является стимулятором роста накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения. Так в средах с хлоридом хрома (III) в концентрациях 0,205 и 0,410 мг/мл содержание сероводорода было выше, чем в контроле, на 4,9 и 2,9% соответственно (рис. 1). В среде с хроматом (VI) калия в концентрациях 0,261 и 0,522 мг/мл содержание сероводорода составляло 44 и 29% соответственно от контроля, а в среде с би-хроматом калия (VI) в концентрациях 0,415 и 0,830 мг/мл - 7,5 и 5% от контрольного варианта. Таким образом, бихромат и хромат калия замедляют рост СВБ, являясь в данных концентрациях токсичными для изучаемых бактерий соединениями.

Аналогичная тенденция прослеживалась при измерении содержания белка в среде с накопительной культурой СВБ (рис. 2). В средах с хлоридом хрома (III) в концентрациях 0,205 и 0,410 мг/мл содержание белка на 21,6 и 16,8 % соответственно было выше, чем в контроле, а в средах с хроматом (VI) калия в концентрациях 0,261 и 0,522 мг/мл содержание белка составляет 49,0 и 38% от контрольного варианта, а в средах с бихроматом (VI) калия в концентрациях 0,415 и 0,830 мг/мл - 28,8 и 22% соответственно от контроля. Таким образом, содержание белка в среде с хлоридом хрома (III) было выше по сравнению с контролем, т.к. данное соединение выступает в качестве стимулятора роста СВБ, снижение же концентрации белка при введении соединений хрома (VI) объясняется ингибированием роста СВБ данными концентрациями хромата (VI) и бихромата (VI).

Контроль Хлорид Хлорид Хромат Хромат Блхромат Бихромзт хрома (III), хрома (¡11), калия (VI), калия (VI), калия (\Л), калия (М), 0,205 мг/мл 0,410 мг/мл 0,261 мг/мл 0,522 мг/мл 0,415 мг/мл 0,830 мг/мл

Рис. 1. Влияние различных соединений хрома на активность процесса сульфат-редукции накопительной культуры С.ВБ, выделенной из Приобского нефтяного

месторождения

0.6

0.5

о.з -I-

0.1 j

о -I-

0.416

"0.158

0.092

Контроль Хлорид Хлорид Хромэгг Хромат Еихромат Еихромат хрома (III), хрома (III), калия (VI), калия (VI), калия (VI), калия (VI), 0,205мг/мл 0,410мг/мл 0,261 мг/мл 0,522мг/мл 0,415мг/мл 0,830мг/мл

Рис. 2. Влияние различных соединений хрома на рост накопительной культуры СВБ (по белку), выделенной из Приобского нефтяного месторождения

Общая дегидрогеназная активность в средах с хлоридом хрома (III) в концентрациях 0,205 и 0,410 мг/мл повысилась на 16,1 и 9,7 % соответственно по сравнению с контролем, в средах с хроматом (VI) калия в концентрациях 0,261 и 0,522 мг/мл составляет 54,8 и 34,8 % от контроля, а в средах с бихрома-том (VI) калия в концентрациях 0,415 и 0,830 мг/мл составляет 16 и 12 % соответственно от контроля (рис. 3).

О 18 ' °18

| о.1б! 0155

I 004 I 0.025 0()

'Т . Ш.ж

Контроль Хлорид Хлорид Хромат Хромат Бихромаг Бихромат хрома (III), хрома (III), калия (VI), калия (VI), калия (VI), калия (VI), 0,205 мг/мл 0,410 мг/мл 0,261 мг/мл 0,522мг/мл 0,415 мг/мл 0,830 мг/мл

Рис. 3. Влияние различных соединений хрома на общую дегидрогеназную активность накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного

месторождения

Из полученных результатов можно сделать выводы, что хлорид хрома (Ш) оказывает небольшое стимулирующее действие на рост СВБ. Хромат (VI) и бихромат (VI) калия оказывают дозозависимое бактериостатическое действие на рост СВБ. Минимальная ингибирующая концентрация (концентрация, при которой рост популяции снижается на 50%) хромата калия для выделенной накопительной культуры СВБ - 191 мг/л (51 мг Сг+6/л), а бихромата калия — 125 мг/л (42 мг Сг*Ул).

Можно предположить, что механизм нейтрализации действия соединений хрома сульфатредуцирующими бактериями - это редукция соединений хрома (VI) в соединения хрома (III) в ферментативных реакциях и в реакциях взаимодействия с продуктами метаболизма бактерий (например, сероводорода, который является сильным восстановителем). В то же время нами было выявлено, что соединения хрома (III) являются даже стимуляторами роста для данной культуры и могут служить ей в качестве доноров электронов.

3. ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИЙ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ В СТАЛИ И В СРЕДЕ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ НА РОСТ СУЛЬФАТВОС-СТАНАВЛИВАЮЩИХ БАКТЕРИЙ

3.1 Влияние редкоземельных металлов в сталях на развитие биопленки СВБ на поверхности сталей

Одним из традиционных способов борьбы с бактериями является применение бактерицидов, однако этот метод не всегда эффективен, так как участки локализации СВБ покрыты осадками продуктов коррозии (рис. 4).

Рис. 4. Внешний вид язвы с продуктами коррозии на внутренней стенке трубы

Стали, модифицированные кальцием и церием, были исследованы нами на предмет стойкости к коррозии, вызываемой накопительной культурой СВБ. Данный способ модификации стали позволяет уменьшить размер включений стали, что улучшает ее механические свойства.

Полученные в работе данные свидетельствуют о том, что стали с системой легирования Ре-Мп, традиционно применяемые в промышленности, являются нестойкими к биокоррозии. Концентрация бактериального белка и дегид-рогеназная активность СВБ в биопленке являются максимальными на этих сталях (табл. 4), что также подтверждается данными электронной микроскопии (рис. 5).

Введение в Ре-Сг стали церия в количестве 0,0035% привело к снижению количества клеток СВБ, адгезированных на поверхности, в 1,6 раза по сравнению со сталями 17Г1С. Что также подтверждается данными, полученными по оценке количества белка. Дальнейшее увеличение массовой доли церия до 0,0199% привело к значительному снижению числа клеток СВБ, а также количества белка в биопленке.

Результаты, полученные при испытании стали в среде с музейными культурами СВБ, были сравнены с результатами, полученными при испытаниях образцов стали в среде с накопительной культурой СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения.

Сталь 1ЗХФА [Се] = 0,0075 % Сталь 09Г2С

Сталь 1 ЗХФА, модифицированная кальцием

Рис. 5. Вид биопленки из ассоциации музейных культур СВБ на образцах различных марок стали (электронная микроскопия, увеличение 10000)

Таблица 4

Зависимость концентрации белка и дегидрогеназной активности СВБ в биопленке от химического состава стали

Марка стали Массовая доля церия в стали, % Концентрация бактериального белка, мкг/мл Дегидрогеназная активность, мг форма-зана/г белкахсутки

1ЗХФА, модиф. церием 0,0035 77,3±5,4 18,25±1,41

0,0075 56,6±2,9 13,57±1,22-

0,0199 29,3±1,5 7,65±0,81

1 ЗХФА, модиф. кальцием - 95,5±9,5 33,54±3,21

09Г2С, легированная марганцем - 265,7±19,6 56,34±4,54

17Г1С, легированная марганцем - 281,9±20,2 58,66±4,13

Мы оценивали влияние ассоциации музейных культур, состоящей из трех видов йези1/о\чЬпо с1ем11/ипсат, Ве8и1[о1отаси1ит т£п[1сат, ОеяиуЪЬаМег ър. и накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения, на скорость коррозии стали. Наибольшая скорость коррозии после двух недель экспозиции наблюдалась на сталях 09Г2С и 17ПС. На стали 17Г1С коррозия достигала 0,98 г/м2хсутки при воздействии на нее ассоциации музейных культур и 1,51 г/'лГхсутки при действии накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения (рис. 6). Таким образом, скорость коррозии стали 17Г1С под действием накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения в 1,5 раза выше по сравнению с действием ассоциации музейных культур СВБ.

По данным, полученным нами в результате экспериментов, введение церия во включения наряду с микроструктурой стали изменяет адгезивные свойства СВБ по отношению к поверхности металла. С одной стороны, включения становятся достаточно мелкими для прикрепления к ним бактериальных клеток, но, с другой стороны, церий, действуя на бактериальные клетки, изменяет их способность прикрепляться к поверхности металла.

3.2. Влияние церия и лантана в среде на рост накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения

В результате проведенных нами исследований по влиянию церия VI лантана на рост накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения, было выявлено, что церий и лантан в концентрациях выше 0,05 % полностью подавляют рост бактерий (рис. 7). Возможным механизмом воздействия катионов редкоземельных металлов на бактериальные клетки является нейтрализация зарядов на поверхности клеток СВБ при введении катионов лантана или церия в среду с СВБ, что ведет к гибели бактериальных клеток.

20 2 15 >-10

5 0

17Г1С

[ О 3 суток ^ 7 суток 014 суток]

Рис. 6. Скорость коррозии стали различных марок (по потере веса) под действием ассоциации музейных культур СВБ и накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения

160

0,0063 0,025 0,1

Концентрация РЗМ в среде, %

Рис. 7. Изменение концентрации сероводорода, выделяемого СВБ, в средах с разным содержанием церия, лантана и без РЗМ

4. АДСОРБЦИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ НА КЛЕТКАХ НАКОПИТЕЛЬНОЙ КУЛЬТУРЫ СВБ, ВЫДЕЛЕННОЙ ИЗ ПРИОБСКОГО НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ И СИЛА АДГЕЗИИ СВБ К ТВЕРДОЙ ПОВЕРХНОСТИ

4.1. Адсорбция редкоземельных металлов на клетках накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения

В своих экспериментах мы взяли растворы с высокими концентрациями лантана с целью определения максимальной концентрации лантана, которая

может адсорбироваться на клеточных стенках бактерий. Через 1,5 часа инкубации накопительной культуры СВБ с растворами лантана было выявлено снижение концентрации лантана во всех растворах (табл. 5).

Полученные данные можно объяснить связыванием лантана фосфатными и карбоксильными группами бактериальных экзополимеров в первые часы инкубации и удерживанием лантана в течение первых суток. Через двое суток происходит отдача катионов лантана в раствор, возможно, в связи с ослаблением электростатических взаимодействий катионов с группами биополимеров. Максимум адсорбции лантана на поверхности бактериальных клеток составил от 0,11 до 0,16 г лантана на 1 г сырой биомассы. Содержание бактериального белка в растворах составило 40-70 мкг/мл.

Таблица 5

Адсорбция лантана на клеточных стенках сульфатвосстанавливающих

бактерий за разные промежутки времени

Начальная концентрация La в среде, г/л Концентрация Ьа в среде через 1,5 часа, г/л Концентрация La в среде через сутки, г/л Концентрация La в среде через 2 суток, г/л

2,001 ±0,001 1,981 ±0,003 * 1,992 ±0,005 * 2,000 ± 0,004

3,002 ± 0,001 2,973 ± 0,004 * 2,974 ±0,003 * 3,001 ±0,003

4,001 ±0,001 3,980 ±0,005 * 3,982 ±0,003 * 4,000 ± 0,006

5,002 ±0,001 4,982 ± 0,003 * 4,983 ± 0,005 * 5,002 ±0,004

6,001 ±0,001 5,972 ± 0,004 * 5,970 ± 0,004* 5,990 ±0,003

7,003 ±0,001 6,986 ± 0,004 * 6,986 ± 0,003 * 7,002 ± 0,005

Примечание: * - различия достоверны (Р < 0,05)

4.2. Ста адгезии к твердой поверхности клеток накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения

Исходя из данных, полученных в вышеуказанных экспериментах, удалось установить, что накопительная культура СВБ, выделенная из Приобского нефтяного месторождения, обладает огромной способностью к адгезии к твердым поверхностям.

Учитывая тот факт, что основная часть накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения, представлена родом Ое.чи1/оютаси1шп ¿р, были проведены сравнительные эксперименты между накопительной культурой СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения, и музейной Оеэа1/о1отаси1ит на предмет установления силы адгезии каждой из них к твердой поверхности.

Для удобства сравнения адгезии разных культур вводятся такие показатели как сила адгезии (Р50), при которой 50% клеток отрываются от поверхности и условный показатель адгезии Ра, равный отношению силы адгезии (Р50) к весу клетки, необходимый для оценки адгезии клеток микроорганизмов разных по размеру. В результате проведенных экспериментов было установлено, что Р50

для Desulfotomaculum sp равна 10,2x10"7 Дин/клетку (рис. 8), что в несколько раз выше по сравнению с другими бактериями. Например, данная величина в 7,6 раза выше по сравнению с аналогичными для Staphylococcus aureus и Bacterium prodigiosum. Также для Desulfotomaculum sp Ра равна 3,4, что в 2,7 раза выше по сравнению с Bacterium prodigiosum и 1,3 раза выше, чем у Staphylococcus aureus. Величину силы адгезии не удалось установить для накопительной культуры СВБ, так как при скоростях центрифугирования, примененных нами в ходе экспериментов, 50%-ный отрыв клеток не был достигнут, а, следовательно, сила адгезии данной накопительной культуры СВБ выше всех, данные которых представлены в литературе [Звягинцев, 1973].

а<%}

SO ;

40 :

30 !

¿0 :

¿0 i

О :

4 6 8 10 12 14 16 12 20

f, 10'7ДИН

«- Oesulfctomacuium sp. Накопительная культура СВБ

Рис. 8. Интегральные кривые распределения клеток микроорганизмов по силе адгезии, характеризующей долю (а) оторвавшихся от поверхности клеток при

данной силе отрыва (Б)

Прочное прикрепление клеток Оехи1/ок)таси1ит sp, а в особенности, накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения, может быть связано со своеобразием поверхности клеток данных культур.

Внеклеточные полимеры участвуют в связывании клеток в целые кластеры и в удержании клеток на поверхности. Агрегация микробных клеток ведет к градиенту электрохимической активности. Микробные кластеры становятся барьером для диффузии, и площадь под ними является катодом, в то время как площадь между кластерами играет роль анода. В результате скорость электрохимической коррозии увеличивается.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время биологическая коррозия занимает одно из ведущих мест среди причин поломки нефтегазовых трубопроводов. Биологическую коррозию можно приостановить, используя бактерициды, но этот метод не всегда эффективен, так как большинство коррозионноопасной микрофлоры обладает

мощной способностью к адгезии на стенках трубопроводов и образует биопленку под продуктами коррозии.

Накопительная культура СВБ, выделенная из Приобского нефтяного месторождения, обладает уникальной особенностью - продолжительной экспоненциальной фазой роста.

Авторами [Fang Н.Р. Herbert, 2002] установлено, что подавление активности СВБ в среде с ионами тяжелых металлов не ингибирует рост биопленок СВБ на поверхности стальных купонов во всех реакторах.

Исследованная нами накопительная культура СВБ, выделенная из Приобского нефтяного месторождения, является коррозионноопасной. На наш взгляд наиболее эффективным способом борьбы с коррозией стали, вызываемой СВБ, является модификация химического состава трубных сплавов.

Одним из наиболее распространенных способов модификации химического состава низкоуглеродистых сплавов является легирование хромом. Однако легирование стали хромом приводит к увеличению размеров зерен, что в свою очередь, ведет к увеличению скорости межкристаллитной коррозии. Поэтому данный способ модификации химического состава стали не всегда эффективен.

Наиболее эффективным способом модификации стали, при котором сульфидные включения стали становятся более мелкими (3-5 мкм), что улучшает как механическую, так и коррозионную стойкость стали, является модификация сплавов редкоземельными металлами. Данное заключение было сделано нами в результате проведенных исследований с различными образцами стали.

Были исследованы традиционно применяемые стали (09Г2С и 17Г1С) и стали, выплавленные на Таганрогском металлургическом заводе, модифицированные церием или кальцием (1ЗХФ А).

В ходе проведенных испытаний сталей на предмет их стойкости к бактериальной коррозии, вызываемой СВБ, было выявлено, что дегидрогеназная активность биопленок СВБ на сталях, модифицированных церием в концентрации 0,0199 % в 7,5 раз ниже по сравнению с аналогичными показателями для традиционно применяемых сталей 09Г2С и 17Г1С. Содержание белка в биопленках на сталях, модифицированных церием в концентрации 0,0199 %, было в 3,3 раза меньше по сравнению со сталями, модифицированными кальцием. Таким образом, несмотря на то, что модификация включений кальцием делает их тоже более мелкими и по размеру такими же как при модификации сталей редкоземельными металлами, природа кальция не дает ему такого преимущества, какое есть у редкоземельных металлов, и кальций используется бактериями в их процессах жизнедеятельности. Поэтому модификация сталей кальцием не дает желаемой стойкости данным сталям по отношению к коррозии, осуществляемой СВБ.

Также весьма важным является тот факт, что количество бактерий в средах с разными марками стали оставалось высоким и не зависело от присутствия стали той или иной марки. Это подтверждается данными по дегидрогеназной активности и количеству сероводорода в среде. Следовательно, химическая природа стали играет роль в процессах адгезии клеток СВБ на поверхность стали.

Также в проведенных нами экспериментах было установлено, что ско-

рость коррозии традиционно применяемых сталей 17Г1С и 09Г2С под действием накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения, в 1,5 раза выше по сравнению со скоростью коррозии данных сталей под влиянием ассоциации музейных культур СВБ. Такие же тенденции прослеживались при испытаниях всех остальных образцов стали. Это можно объяснить метаболическими взаимодействиями, которые сформированы у накопительной культуры СВБ и которых нет у ассоциации музейных культур.

В последующих экспериментах была подтверждена высокая сила адгезии к твердым поверхностям для выделенной культуры СВБ и для музейной культуры Осъи^оютасиЫт ир, которая является предпосылкой для быстрого формирования биопленки СВБ на поверхности внутренних стенок трубопроводов. А это ведет к увеличению скорости электрохимической коррозии стали.

Таким образом, одним из самых надежных способов защиты нефтегазовых трубопроводов от поражения коррозионноопасными СВБ является изменение адгезивных свойств СВБ к поверхности стали, а это достигается модификацией химического состава сплавов, используемых для изготовления труб.

Накопительная культура СВБ, выделенная из Приобского нефтяного месторождения, характеризуется рядом свойств, которые в совокупности определяют ее как высоко коррозионноопасный организм: сравнительно небольшой лаг-период, продолжительная экспоненциальная фаза роста, высокая дегидро-геназная активность, способность к сульфатредукции и выделению сероводорода как агрессивного инициатора коррозии, устойчивость к некоторым концентрациям ионов тяжелых металлов (в частности, хрома), присутствующим в средах, и, наконец, огромная сила адгезии к самым различным субстратам.

Поэтому мы предлагаем использовать выделенную накопительную культуру СВБ как тестовую культуру для определения устойчивости сталей, применяемых в нефтегазовой промышленности, к биологической коррозии.

ВЫВОДЫ

1. Накопительная культура СВБ, выделенная из Приобского нефтяного месторождения, на 80% представлена спорообразующим видом ОеьиУ'оСо-таеиШт, остальные 20% составляют бактерии родов Оеви1/оу1Ьпо и Ое.т1/оЬас-1ег. Основным источником углерода в среде для данной культуры является лак-тат. Удельная скорость роста культуры составляет 0,026 час"1, время удвоения биомассы 26,65 часов.

2. Хлорид хрома (III) оказывает небольшое стимулирующее действие на рост СВБ. Хромат (VI) и бихромат (VI) калия оказывают дозозависимое бак-териостатическое действие на рост СВБ. Минимальная ингибирующая концентрация хромата калия для выделенной накопительной культуры СВБ - 191 мг/л (51 мг Сг"7л), а бихромата калия -125 мг/л (42 мг Сг6+/л).

3. Введение хрома в сталь наряду с улучшением механических свойств повышает стойкость к бактериальной коррозии, вызываемой накопительной культурой СВБ. Но возникает риск развития межкристаллитной коррозии.

4. Введение церия во включения наряду с микрострукторой стали изменяет адгезивные свойства СВБ по отношению к поверхности стали. Количе-

ство клеток, содержание белка и дегидрогеназная активность СВБ в биопленке значительно ниже на сталях, модифицированных церием. Наибольшие показатели наблюдались на сталях с системой легирования Fe-Mn.

5. Коррозионная активность накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения, выше в 1,5-1,7 раз по сравнению с активностью ассоциации музейных культур. Наименьшая скорость коррозии (0,48 г/м2хсутки) наблюдалась на сталях, модифицированных церием в концентрации 0,0199%. Скорость коррозии стали, модифицированной кальцием, а также сталей 17Г1С и 09Г2С равнялась 0,79 г/м2хсутки для ассоциации и 1,35 г/м2хсутки для накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения.

6. Церий и лантан в концентрациях выше 0,05 % полностью подавляют рост СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения.

7. Максимум адсорбции лантана на поверхности бактериальных клеток составил от 0,11 до 0,16 г лантана на 1 г сырой биомассы при содержании бактериального белка в растворах - 40-70 мкг/мл. Максимум адсорбции лантана бактериальными клетками СВБ достигается уже в первые часы и удерживается в первые сутки, а затем происходит десорбция, так как клетки изменяют свои свойства.

8. Сила отрыва (F5Q) для Desulfotomaculum sp равна 10,2х10"7 Дин/клетку, что в несколько раз выше по сравнению с другими бактериями. Величину силы адгезии не удалось установить для накопительной культуры СВБ, т.к. при скоростях центрифугирования, примененных нами в ходе экспериментов, 50%-ный отрыв клеток не был достигнут, а, следовательно, сила адгезии данной накопительной культуры СВБ выше многих других культур.

Список работ, опубликованных по теме диссертации:

1. Зайцева О.В. Разработка комплексной методики исследования биопленки, включающей биохимические и микробиологические методы исследования и высокоразрешающую растровую электронную микроскопию. /О.В. Зайцева, H.A. Кленова, О.И. Бородина, A.B. Йоффе, Т.В. Тетюева // Вестник Самарского государственного университета. Естественнонаучная серия. Биология - 2006 -№7(47)-С. 60-65.

2. Бородина О.И. Разработка методики исследования биопленки с применением растровой электронной микроскопии для оценки влияния легирующих элементов на стойкость стали к биокоррозии /О.И. Бородина, О.В. Зайцева. /Тезисы докладов научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа», 24 мая 2006 г. - Уфа: ТРАНСТЭК, 2006. С. 243-244.

3. Зайцева О.В. Адсорбция редкоземельных элементов на клеточных стенках накопительных культур сульфатвосстанавливающих бактерий, выделенных из Приобского нефтяного месторождения. /О.В. Зайцева // Вестник Самарского государственного университета. Естественнонаучная серия. Биология - 2007 - №8(58) - С. 341-350.

4. Зайцева O.B. Влияние содержания хрома в стали на развитие биопленки сульфатредуцирующих бактерий. /О.В. Зайцева, H.A. Кленова /Сборник трудов молодых ученых Первого международного экологического конгресса (Третьей международной научно-технической конференции) «Экология и безопасность жизнедеятельности промышленно-транспортных комплексов» ELPIT -2007-Том I-C. 206-209.

5. Зайцева О.В. Исследования коррозионноопасной микрофлоры нефтяных месторождений и влияние редкоземельных металлов на рост сульфатвос-станавливающих бактерий. /О.В. Зайцева. Ю.А. Багдасарова //Известия Самарского научного центра Российской академии наук. Специальный выпуск «Проблемы нефти и газа» - 2007- С. 109-114.

6. Зайцева О.В. Микробиологические аспекты коррозионных разрушений магистральных трубопроводов /О.В. Зайцева /Труды XII Международной конференции «Окружающая среда для нас и будущих поколений», 3-10 сентября 2007 г. С. 58-59.

7. Зайцева О.В. Влияние химического состава стали на развитие биопленки сульфатредуцирующих бактерий /О.В. Зайцева, H.A. Кленова, Е.В. Ширнина, О.И. Титлова, A.B. Йоффе. /Экологический сборник. Труды молодых ученых Поволжья / под ред. проф. C.B. Саксонова. Тольятти: ИЭВБ РАН, 2007. С. 45-50.

8. Зайцева О.В. Микробиологическая коррозия нефтегазовых трубопроводов и легирование стали для борьбы с ней /О.В. Зайцева, H.A. Кленова // Нефтяное хозяйство. №4, 2008. С. 92-95.

9. Багдасарова Ю.А. Микробиологический мониторинг нефтяных месторождений /Ю.А. Багдасарова, О.В. Зайцева /Сборник научных трудов IV Всероссийской научно-практической конференции «Нефтегазовые и химические технологии» - 2008 - С. 19, С. 65.

Отпечатано с готового оригинал-макета в ООО «Типограф-У» 450098, г.Уфа, ул.Комсомольская, 2 Заказ №48, т.100, 2009, Формат 60x90 1/16. Уч. п.л. 1,5, усл. печ. л. 1,4 Бумага офсетная. Отпечатано методом ризографни.

Содержание диссертации, кандидата биологических наук, Зайцева, Ольга Владимировна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННЫЕ АСПЕКТЫ БАКТЕРИАЛЬНОЙ КОРРОЗИИ СТАЛИ. УЧАСТИЕ БАКТЕРИЙ НЕФТЯНОГО СООБЩЕСТВА В КОРРОЗИОННОМ РАЗРУШЕНИИ СПЛАВОВ.

1.1. Участие микроорганизмов нефтяного сообщества в процессах биокоррозии.

1.2. Распространенность СВБ в природе и особенности их жизнедеятельности

1.2.1. Систематика и особенности метаболизма СВБ, обусловливающие их коррозионную опасность.

1.2.2. Особенности биохимических процессов у сульфатвосстанавливаю-щих бактерий.

1.3. Участие сульфатвосстанавливающих бактерий в коррозии металла.

1.3.1. Механизмы коррозии металла под действием сульфатвосстанавливающих бактерий.

1.3.2. Роль бактериальной пленки в коррозии металла.

1.4. Воздействие ингибиторов биологической коррозии стали.

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

2.1. Объекты исследования.

2.2. Методы исследования.

2.2.1. Определение влияния различных соединений хрома на рост сульфатвосстанавливающих бактерий.

2.2.2. Методика проведения испытаний стали в среде сульфатвосстанав-ливающих бактерий.

2.2.3. Определение влияния химического состава стали на скорость ее коррозии в среде сульфатвосстанавливающих бактерий.54*

2.2.4. Определение коррозионной активности микроорганизмов.

2.2.5. Исследование антибактериальных свойств церия и лантана.

2.2.6. Определение адсорбционных свойств клеточных стенок сульфат-восстанавливающих бактерий к редкоземельным- металлам

2.2.7. Определение сил адгезии накопительной культуры, сульфатвосстанавливающих бактерий к твердошповерхности?.

ГЛАВА 3. МОНИТОРИНГ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ И ХАРАКТЕРИСТИКА НАКОПИТЕЛЬНОЙ КУЛЬТУРЫ СУЛЬФАТВОССТАНАВЛИВАЮЩИХ БАКТЕРИЙ, ВЫДЕЛЕННОЙ ИЗ ПРОДУКТОВ КОРРОЗИИ ПРИОБСКОГО НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ

3 .1 Мониторинг нефтяных месторождений.

3;2: Характеристика накопительной культуры СВБ, выделенной: из продуктов коррозии; Приобского нефтяного месторождения-.

ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ РАЗНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ХРОМА В. СРЕДЕ И В СТАЛИ ПА РОСТ НАКОПИТЕЛЬНОЙ КУЛЬТУРЫ; СУЛЬФАТВОССТАНАВЛИВАЮЩИХ БАКТЕРИЙ, ВЫДЕЛЕННОЙ ИЗ ПРОДУКТОВ КОРРОЗИОННЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ПРИОБСКОГО НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ.74'

4.1 Влияние содержания хрома в стали на рост биопленки накопительной культуры СВБ .на поверхности стали . :.74\

4.2 Влияние разных концентраций1 хрома в среде на рост накопительной культуры СВБ, выделенной из.продуктов коррозионных отложений Приобского нефтяного месторождения.

ГЛАВА 5. ВЛИЯНИЕ РАЗНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ; В СТАЛИ И В СРЕДЕ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ НА РОСТ СУЛЬФАТВОССТАНАВЛИВАЮЩИХ БАКТЕРИЙ:.:.

5.1 Влияние редкоземельных металлов в сталях на развитие биопленки СВБ на поверхности сталей.

5.2 Влияние церия и лантана в среде на рост накопительной культуры

СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения;.

ГЛАВА 6. АДСОРБЦИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ НА КЛЕТКАХ НАКОПИТЕЛЬНОЙ КУЛЬТУРЫ СУЛЬФАТВОССТАНАВЛИВАЮЩИХ БАКТЕРИЙ, ВЫДЕЛЕННОЙ ИЗ ПРИОБСКОГО НЕФТЯНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ И СИЛА АДГЕЗИИ СУЛЬФАТВОССТАНАВЛИВАЮЩИХ БАКТЕРИЙ К ТВЕРДОЙ ПОВЕРХНОСТИ

6.1 Адсорбция редкоземельных металлов на клетках накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения.

6.2 Сила адгезии клеток накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения, к твердой поверхности.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Биотехнологические приемы оценки устойчивости сталей к коррозии, вызываемой бактериальной сульфатредукцией, и пути повышения коррозионной устойчивости нефтегазового оборудования"

Актуальность проблемы. В настоящее время в связи с использованием вторичных методов добычи нефти, которые заключаются в заводнении нефтяных пластов поверхностными водами для поддержания пластового давления, наблюдается активизация жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ) [3, 53, 61, 86]. СВБ являются уникальной физиологической группой, получающей энергию в процессе сульфатного дыхания [26, 103]. В результате этого процесса выделяется огромное количество сероводорода, который вызывает интенсивную коррозию нефтегазового оборудования [1, 9, 30, 46, 57, 87].

По оценкам специалистов нефтегазовой промышленности, биокоррозия является причиной от 20 до 80% аварийных случаев в нефтегазовом комплексе, которые приводят к огромным экономическим потерям и ухудшению экологической обстановки [3, 68, 81].

Распространенный способ борьбы с биокоррозией с помощью бактерицидов оказывается малоэффективным, поскольку СВБ прочно адгезируют-ся на поверхности металла и формируют биопленки, покрытые шламом и продуктами коррозии [43, 66].

Немногочисленные литературные данные [111, 171, 172] свидетельствуют о зависимости устойчивости стали к биокоррозии от ее химического состава. Химический состав стали двояко влияет на стойкость стали по отношению к коррозии. Некоторые легирующие элементы существенно повышают стойкость стали к бактериальной коррозии, в то время как другие элементы, являясь потенциальными компонентами питания бактерий, могут усиливать бактериальную коррозию [77, 84].

На наш взгляд, одним из возможных путей снижения степени биокоррозии или ее предотвращения, может быть изменение химического состава сплавов, используемых для изготовления труб и конструкционных сплавов. В этой связи, представляется перспективным для легирования сплавов поиск химиче ских элементов, ингибирующих рост коррозионноопасных бактерий и одновременно предотвращающих их адсорбцию наповерхности металлов:. • •

Цель и задачи исследования. Целью данного исследования было изучение коррозионной активности; микрофлоры нефтяных месторождений^ с целью• выбора тест-культуры для? оценки устойчивости стали к биокоррозии и разработки биотехнологической концепции повышения устойчивости конструкционных сплавов.

В рамках поставленной цели предстояло решить следующие задачи:

1) изучить коррозионноопасную микрофлору некоторых нефтяных месторождений^ выделить, охарактеризовать и отобрать накопительна

СВБ в качестве тест-объекта оценки коррозионной устойчивости стали;

2) исследовать адгезивные свойства клеток накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения; . ' 3) изучить влияние ионов хрома и редкоземельных элементов в составе сред культивирования на рост, активность процесса сульфатредукциии дегид-рогеназнуюг активность накопительной культуры. СВБ, выделенной, из Приобского нефтяного месторождения;

4) изучить адсорбцию редкоземельных элементов церия и лантана на. клетках накопительной культур!,I СВБ, выделенной из- Приобского нефтяного месторождения;

5) оценить влияние содержания; хрома и некоторых редкоземельных металлов в стали нарост биопленки накопительной культуры СВБ^ выделенной из Приобского нефтяного месторождения.

Научная новизна: Впервые выделена и охарактеризована коррозионно-опасная.микрофлора Приобского нефтяного месторождения.

Впервые изучено влияние разных концентраций ионов хрома' в среде культивирования на рост, активность, процесса сульфатредукции и дегидроге-назную активность накопительной: культуры СВБ, выделенной; из Приобского нефтяного месторождения:

Впервые исследовано влияние- содержания' хрома и редкоземельных элементов в стали на рост на поверхности стали и показатели метаболизма биопленки накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного ! месторождения.

Впервые оценено влияние разных концентраций церия и лантана в среде культивирования на рост и показатели метаболизма накопительной культуры СВБ, выделенной йз Приобского нефтяного месторождения.

Впервые изучена адсорбция редкоземельных элементов клетками накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения и исследована сила адгезии клеток данной культуры к поверхности стекла.

Теоретическая и практическая значимость работы. Проведен мониторинг нескольких нефтяных месторождений, в ходе которого получены данные по численности коррозионноопасной микрофлоры в исследованных месторождениях.

Обоснован выбор накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения, в качестве биотеста для оценки коррозионной устойчивости сталей. Выявлено, что по силе адгезии предложенная накопительная культура СВБ на несколько порядков превосходит музейные культуры.

Апробация работы

Основные положения, выносимые на защиту

1. Хлорид хрома (III) оказывает небольшое стимулирующее действие, тогда как хромат (VI) и бихромат (VI) калия оказывают дозозависимое бактерио-статическое действие на рост и показатели метаболизма накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения.

3. Установлена зависимость между составом стали и развитием на ее поверхности биопленки сульфатвосстанавливающих бактерий. Введение церия во включения наряду с микрострукторой стали изменяет адгезивные свойства СВБ по отношению к поверхности стали.

4. Количество клеток, содержание белка и дегидрогеназная^ активность СВБ в биопленке, а также скорость коррозии стали значительно ниже на сталях, модифицированных церием. Наибольшие показатели наблюдались на сталях, легированных марганцем.

5. Установлено, что лишь довольно высокие концентрации (0,05% и выше) редкоземельных элементов — церия и лантана — могут полностью ингиби-ровать рост накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения.

Заключение Диссертация по теме "Биотехнология", Зайцева, Ольга Владимировна

выводы

1. Накопительная культура сульфатвосстанавливающих бактерий, выделенная из Приобского нефтяного месторождения, представляет собой консорциум, на 80% представленный спорообразующими бактериями рода Ие-8и1/о1отаси1ит, остальные 20% составляют бактерии родов Deslllfovibrio и Пе$пЦ'оЬас1ег. Основным источником углерода в среде для данной культуры является лактат. Удельная скорость роста культуры составляет 0,026 час"1, время удвоения биомассы 27 часов.

2. Хлорид хрома (III) оказывает небольшое стимулирующее действие на рост СВБ. Хромат (VI) и бихромат (VI) калия оказывают дозозависимое бактериостатическое действие на рост СВБ. Минимальная ингибирующая концентрация хромата калия для выделенной накопительной культуры СВБ -191 мг/л (51 мг Сг+6/л), а бихромата калия — 125 мг/л (42 мг Сг+6/л).

3. Введение хрома в сталь наряду с улучшением механических свойств повышает стойкость к бактериальной коррозии, вызываемой накопительной культурой СВБ.

4. Введение церия во включения наряду с микроструктурой стали изменяет адгезивные свойства СВБ по отношению к поверхности стали. Количество клеток, содержание белка и дегидрогеназная активность СВБ в биопленке значительно ниже на сталях, модифицированных церием. Наибольшие показатели наблюдались на сталях, легированных марганцем.

5. Коррозионная активность накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения, выше в 1,5-1,7 раз по сравнению с активностью ассоциации музейных культур. Наименьшая скорость коррозии (0,48 г/м хсутки) наблюдалась на сталях, модифицированных церием в концентрации 0,0199%. Скорость коррозии стали, модифицированной кальцием, а также сталей 17Г1С и 09Г2С составляла около 0,79 г/м2хсутки для ассоциации и 1,35 г/м хсутки для накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения.

6. Церий.и лантан в концентрациях выше.0,05% полностькхподавляют рост СВБ, выделенных из Приобского нефтяного месторождения.

8. Сила отрыва (Р50) для ВеБи^оЮтасЫит Бр равна 10,2x10"7 Дин/клетку, что в несколько раз выше по сравнению с другими бактериями. Величину силы адгезии не удалось установить для накопительной культуры СВБ, т.к. при скоростях центрифугирования, примененных нами в ходе экспериментов, 50%-ный отрыв клеток не был достигнут, а, следовательно, сила адгезии данной накопительной культуры СВБ выше многих других культур.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящее время биологическая коррозия занимает одно из ведущих мест среди причин поломки нефтегазовых трубопроводов. Биологическую коррозию можно, приостановить, используя бактерициды, но этот метод не всегда эффективен, так как большинство коррозионноопасной микрофлоры обладает мощной способностью к адгезии на стенках трубопроводов и образует биопленку под продуктами коррозии.

На предмет биологической коррозии мы исследовали три месторождения, отличающихся своим географическим расположением, типом пластовых вод, типом нефти, и как следствие, разнообразием микробоценоза. Но во всех трех месторождениях преобладает один и тот лее способ интенсификации добычи нефти - заводнение, так как коллекторы низкопроницаемы. Этот спо-\ соб вызывает активизацию жизнедеятельности коррозионноопасной микрофлоры. Так С.А. Гуров приводит данные о выходе из строя трубопровода с толщиной стенки 9 мм менее чем через год после ввода в эксплуатацию вследствие развития дефектов в виде отдельных язв и канавки на нижней образующей внутренней поверхности трубы, расположенного на территории Приобского нефтяного месторождения [20].

В ходе наших исследований мы обнаружили, что Приобское нефтяное месторождение (Нефтеюганск) и месторождение Зимняя Ставка (Ставропольский край) содержат огромное количество коррозионноопасных бактерий, среди которых преобладают тионовые бактерии и сульфатвосстанавли-вающие бактерии, причем большая часть бактерий сосредоточена на стенках трубопроводов. Высокая минерализация пластовых вод Дмитровского нефтяного месторождения и высокий катионный коэффициент пластовых вод (>0,4) снижает количество бактерий в данном месторождении. Наибольшее количество СВБ наблюдалось в продуктах коррозии, собранных с трубопроводов Приобского нефтяного месторождения. Накопительная культура СВБ, выделенная из продуктов коррозии Приобского нефтяного месторождения, на 80% состоит из Пе8и1/о^таси1ит зр — спорообразующих грамположительных палочек. Данная культура обладает способностью к диссимилятор-ной сульфатредукции и использует лактат, ацетат и этанол в качестве доноров электронов.

Рост выделенной культуры СВБ осуществляется согласно классической кривой роста бактериальных культур, лаг-фаза длится 12 часов, удельная скорость роста в течение экспоненциальной фазы роста составляет в среднем 0,026 ч"1, время удвоения? биомассы 26^65 часов. Таким образом, выделенная нами накопительная, культура СВБ развивается достаточно медленно по сравнению с культурами, выделенными другими исследователями [48], но обладает высокой дегидрогеназной активностью и имеет достаточно продолжительную экспоненциальную фазу роста (четверо суток). Дегидрогеназная активность — важнейший показатель во многом определяющий скорость локальной коррозии стали. Гидрогеназа — фермент СВБ, который играет роль в инициации коррозионных процессов путем удаления катодного водорода со стали [92]. . ' В ходе наших исследований было установлено, что СВБ, выделенная из Приобского нефтяного месторождения; является устойчивой к некоторым концентрациям соединений хрома (VI) и минимальная ингибирующая концентрация данных соединений хрома составляет 40-50 мг Сг+б/л. Предполагаемый механизм нейтрализации действия соединений хрома (VI) - это восстановление их в хром (III) в реакции взаимодействия с сероводородом и последующее* осаждение в виде гидроокиси [34]. В то же время нами было выявлено, что соединения хрома (III) являются, даже стимуляторами роста для данной культуры и могут служить ей в качестве доноров электронов [34,. 162]. ; :

Авторами [69] установлено,: что подавление активности СВБ в среде с ионами тяжелых металлов не ингибирует рост биопленок СВБ на поверхности стальных образцов во всех реакторах.' Поэтому чувствительность бактерий к соединениям хрома в среде снижается при образовании СВБ биопленок на поверхности различных субстратов.

Исследованная нами накопительная культура СВБ, выделенная из Приобского нефтяного месторождения, является коррозионноопасной бактерией. На наш взгляд наиболее эффективным способом борьбы-с коррозией стали, вызываемой СВБ, является модификация химического состава трубных и конструкционных сплавов.

Некоторые легирующие элементы существенно повышают стойкость стали к бактериальной коррозии, в то время как'другие элементы, являясь потенциальными компонентами питания бактерий, могут увеличивать бактериальную коррозию [2; 159, 170].

Одним из. наиболее распространенных способов модификации химического состава низкоуглеродистых сплавов является легирование хромом. Даже незначительные добавки хрома в углеродистую сталь, делают ее коррози-онностойкой, кислотостойкой;, улучшают ее механические свойства [19, 160]-.

В* результате проведенных испытаний сталей, легированных хромом« было-выявлено, что при увеличении концентрации хрома в стали-количество! клеток. СВБ на поверхности данных сталей* уменьшается и-количество белка1 (по Лоури) в биопленке, расположенной на.поверхности стали, также снижается. С одной стороны, хром, является ингибитором.'роста бактерий, с другой; стороны, хром образует защитную оксидную пленку на поверхности стали, затрудняющую прикрепление к стали бактериальных клеток. Так, на поверхности стали 15Х5М с высоким содержанием хрома (4,6%), биопленка СВБ располагалась отдельными небольшими кучками, клетки СВБ были тонкими и полупрозрачными, что свидетельствует об ингибировании их роста. Однако легирование стали хромом приводит к увеличению размеров зерен, что в свою очередь, ведет к увеличению скорости межкристаллитной. коррозии. Поэтому данный способ модификации химического состава стали не всегда эффективен.

Наиболее эффективным способом модификации стали, при котором сульфидные включения стали становятся более мелкими (3-5' мкм), что улучшает как механическую, так и коррозионную стойкость стали, является модификация сплавов редкоземельными металлами. Данное заключение было сделано нами в результате проведенных исследований с различными образцами стали.

Были исследованы традиционные трубные стали (09Г2С и 17Г1С) и стали, выплавленные на Таганрогском металлургическом заводе, модифицированные церием или кальцием (13ХФА). В ходе проведенных испытаний в жидких питательных средах, зараженных СВБ, было выявлено, что биопленка СВБ на сталях 13ХФА, модифицированных церием в концентрации 199 ррт, располагается лишь небольшими участками и состоит из небольшого числа одиночных клеток, дегидрогеназная активность биопленок СВБ на данных сталях в 7,5 раз ниже по сравнению с аналогичными показателями для традиционно применяемых сталей 09Г2С и 17Г1С. Содержание белка в биопленках на сталях, модифицированных церием в концентрации 0,0199%, было в 3,3' раза меньше по сравнению« со сталями, модифицированными кальцием. Таким . образом, несмотря на то, что модификация включений кальцием делает их тоже более мелкими и по размеру такими же как при модификации сталей редкоземельными металлами, природа кальция не дает ему такого преимущества, какое есть у редкоземельных металлов, и кальций используется бактериями в их процессах жизнедеятельности. Поэтому модификация сталей кальцием не дает желаемой стойкости данным сталям по отношению к коррозии, осуществляемой СВБ.

Также весьма важным является тот факт, что количество бактерий в средах с разными марками стали оставалось высоким и не зависело от присутствия стали той или иной марки. Это подтверждается данными по дегидроге-назной активности и количеству сероводорода в среде. Следовательно, химическая природа стали играет роль в процессах адгезии клеток СВБ на поверхность стали.

Также в проведенных нами экспериментах было установлено, что скорость коррозии традиционно применяемых сталей 17Г1С и 09Г2С под действием накопительной культуры СВБ, выделенной из Приобского нефтяного месторождения, в 1,5 раза выше по сравнению со скоростью коррозии данных сталей под влиянием ассоциации музейных культур СВБ. Такие же тенденции прослеживались при испытаниях всех остальных образцов стали. Это можно объяснить метаболическими взаимодействиями, которые сформированы у накопительной культуры СВБ и которых нет у ассоциации музейных культур.

Так как нами было установлено, что редкоземельные металлы в стали влияют на адгезию культур СВБ к поверхности таких сталей, то очень важным для нас был вопрос влияния редкоземельных металлов на жизнедеятельность СВБ. Поэтому был проведен эксперимент по выращиванию накопительной культуры СВБ в присутствии разных концентраций ионов лантана и церия в среде. В результате проведенного эксперимента было выявлено, что церий и лантан в концентрациях выше 0,05% полностью подавляет рост накопительной культуры СВБ. Можно предположить, что ионы редкоземельных металлов нейтрализуют заряды на поверхности бактериальных клеток, что ведет к их гибели.

Адсорбция редкоземельных металлов на поверхности клеток СВБ нами была подтверждена в последующем эксперименте, где было показано, что максимум адсорбции лантана клетками СВБ достигается уже в первые часы контакта и удерживается в первые сутки.

Для подтверждения силы адгезии СВБ к различным твердым поверхностям был проведен эксперимент, который выявил, что сила адгезии накопительной культуры СВБ, выделенной из продуктов коррозии Приобского нефтяного" месторождения, в несколько раз выше по сравнению с аналогичным показателем адгезии многих других бактерий. Для музейной культуры Desid-fotomaculum sp величина силы адгезии в 7,6 раза выше по сравнению с аналогичным показателем для Staphylococcus aureus и Bacteriumprodigiosum.

Полученные данные подтверждают мощную силу адгезии к твердым поверхностям для выделенной культуры СВБ и для музейной культуры Desul-fotomacidum sp, которая является предпосылкой для быстрого формирования биопленки СВБ на поверхности внутренних стенок трубопроводов. А это ведет к увеличению скорости электрохимической коррозии стали.

Ряд канадских исследовательских лабораторий [82] обнаружили корреляцию между активностью СВБ (скорость образования сульфида) и инициацией питтингообразования, поэтому можно было бы использовать активность СВБ как параметр, предсказывающий локальную коррозию стали. Однако активность СВБ невозможно измерить на местах вследствие отсутствия соответствующих методов. Поэтому исследователи Р. Angelí и К. Urbanic предлагают использовать такие параметры как ассимилированный углерод, азот и концентрация сульфата для предсказания локальной коррозии нержавеющей стали [83].

Таким образом, появление СВБ в пластовых водах и продуктах коррозии на нефтегазовых месторождениях можно рассматривать как признак начинающейся локальной коррозии, в том числе и вызванной активизацией жизнедеятельности микрофлоры.

Накопительная культура СВБ, выделенная из Приобского нефтяного месторождения, характеризуется рядом свойств, которые в совокупности определяют ее как высоко коррозионноопасный организм: сравнительно небольшой лаг-период, продолжительная экспоненциальная фаза роста, высокая де-гидрогеназная активность, способность к сульфатредукции и выделению сероводорода как агрессивного инициатора коррозии, устойчивость к некоторым концентрациям ионов тяжелых металлов (в частности, хрома), присутствующим в средах, и, наконец, огромная сила адгезии к самым различным субстратам.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата биологических наук, Зайцева, Ольга Владимировна, Самара

1. Агаев, Н.М. Влияние сульфатвосстанавливающих бактерий на коррозию стали и методы защиты / Н.М. Агаев, И.А. Мамедов, P.P. Мамедова, A.M. Мусаева и др. // Защита металлов. 1977. Т. 13. № 4. С. 445 448.

2. Андреюк, Е.И. Литотрофные бактерии и микробиологическая коррозия / Е.И. Андреюк, И.А. Козлова; Киев: Наукова думка, 1977. - 163 с.

3. Асфандияров, Ф.А. Методы борьбы с сульфатвосстанавли-вающими бактериями и вызываемой ими коррозией стали /Ф.А. Асфандияров, И.Г. Кильдибеков, K.P. Низамов; М.: ВНИИОЭНГ, 1983. 32 с.

4. Багаева, Т. В. Способность сульфатредуцирующих бактерий различных таксономических групп к синтезу внеклеточных углеводородов / Т.В. Багаева // Микробиология. -1997. Т. 66. - №6. - С. 796-799.

5. Белякова Е.В. Дополнительные свойства спорообразующих сульфатвосстанавливающих бактерий рода Desulfotomaculum, штаммов 435 и 781 / Е.В. Белякова, Е.П. Розанова // Микробиология. 2004. - Т. 73. -№2. - С. 284-286.

6. Бузовкин, Т.Б. Динамика морской микробиологической коррозии в щелях /Т.Б. Бузовкин, В.А. Александров, Л.И. Шляга, Н.Д. Пономарева // Защита металлов. 1991. - Т. 27. - № 5. - С. 838 - 840.

7. Вайнштейн, М.Б. Использование спектральных характеристик цитохрома с в группировании СВБ / М.Б. Вайнштейн, Г.И. Гогото-ва, A.C. Галушко // Микробиология. 1996. - Т. 65. - № 2. - С. 160 - 164.

8. Вайнштейн, М.Б. Сульфатвосстанавливающая бактерия из вечной мерзлоты / М.Б. Вайнштейн, Г.И. Гоготова, X. Хиппе // Микробиология. 1995.-Т. 64. -№4.-С. 514-518.

9. Вигдорович, В.И. Влияние СРБ на диффузию водорода через стальную мембрану и бактерицидное действие дигидроксиазосоединений /В.И. Вигдорович, А.Н. Завершинский // Защита металлов. 2003. — Т. 39. -№1. — С. 100 - 104.

10. Герасименко, А. А. Защита машин от биоповреждений. /A.A. Герасименко. М.: Машиностроение, 1984. — 112 с.

11. Герасименко, A.A. Биокоррозия и защита металлоконструкций. 1. Особенности процесса биокоррозии. Микробная коррозия в природных средах /A.A. Герасименко // Практика противокоррозионной защиты. -1998.-№4(10).-С. 14-26.

12. Гольдштейн, Я.Е. Микролегирование стали и чугуна /Я.Е. Гольдштейн М.: Наука, 1959. - С. 152-171.

13. Гоник, A.A. Динамика и предупреждение нарастания коррозив-ности сульфатсодержащей пластовой жидкости в ходе разработки нефтяных месторождений /A.A. Гоник // Защита металлов. 1998. - Т. 34. - №6.^C.656z660.

14. Гоник, АА Исследование коррозии и средств защиты трубопроводов, транспортирующих сероводородсодержащий газ. Коррозия^ и защита в нефтегазовой промышленности / Гоник A.A., Гетманский М.Д., Низамов K.P. и др. М.: ВНИИОЭНГ, 1981. С. 29 - 45.

15. Гуляев, А.П. Металловедение /А.П. Гуляев. — М.: «Металлургия», 1986. 544 с.

16. Гусев, М.В. Микробиология: учебник для студентов биологических специальностей вузов/ М.В: Гусев, JI.A. Минеева. М.: Издат. центр «Академия», 2003. 464 с.

17. Давыдова, М.Н. Анаэробная* трансформация нефти под действием экстрактов клеток. Desulfovibrio desulfuricans.As/l.Yi. Давыдова, Ф.К. Мухитова; P.P. Ибатуллин //Микробиология. 1998. - Т. 67. - № 2. - С. 202 - 207.

18. Емец, Т.П. Влияние поляризации на адсорбции пресноводных гетеротрофных бактерий / Г.П. Емец, В.И. Лубянова, С.А. Баздер-кина // Гидробиологический журнал. 1992. - Т. 28. - № 2. — С. 52 - 56.

19. Заварзин, Г.А. Литотрофные микроорганизмы /Г.А. Заварзин. -М.: Наука, 1972.-329 с.

20. Заварзин, Г.А. Введение в природоведческую микробиологию /Г.А. Заварзин, H.H. Колотилова. — М.: Университет. Книжный дом, 2001. — 256 с.

21. Звягинцев, Д.Г. Взаимодействие микроорганизмов с твердыми поверхностями /Д.Г. Звягинцев. — М: МГУ, 1973. 175 с.

22. Звягинцев, Д.Г. Плотность (удельный вес) клеток микроорганизмов /Д.Г. Звягинцев, JI.M1 Рогачевский // Микробиология. 1973. — Т. XLII. - Вып. 5. - С. 892-898.

23. Камаева, С.С. Биокоррозионная активность грунта как фактор стресс -коррозии магистральных трубопроводов /С.С. Камаева М.: Газпром, 1996. - 73 с.

24. Каменщиков, Ф.А. Борьба с сульфатвосстанавливающими бактериями на нефтяных месторождениях / Ф.А. Каменщиков, H.JI. Черных. -М. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», Институт компьютерных исследований, 2007. — 412 с.

25. Каравайко, Г.И. Биогенная сульфатредукция на объектах нефтедобывающей промышленности и проблемы борьбы с ней / Г.И. Каравайко, Р.Н. Липович, Е.П. Розанова, З.И. Кудряшова // Актуальные вопросы биоповреждений: Сборник статей АН СССР, 1976. С. 128 - 138.

26. Каравайко, Г.И. Роль микроорганизмов в выщелачивании металлов из руд /Г.И. Каравайко, С.И. Кузнецов, А.И. Голомзик. М.: Наука, 1972.-248 с.

27. Карначук, О.В. Влияние шестивалентного хрома на образование сероводорода сульфатредуцирующими бактериями /О.В. Карначук // Микробиология.-1995.-Т. 64. №3. - С. 315-319.

28. Карначук, О.В. Мобилизация фосфата из нерастворимых сопбединений под действием сульфатвосстанавливающих бактерий /О.В* Кар-начук // Микробиология. 1995. - Т. 64. - №4. - С. 559 - 563.

29. Кильдибеков, И.Г. Влияние накопительной культуры сульфатвосстанавливающих бактерий на коррозионный процесс стали -3 и снижение его скорости бактерицидами / И.Г. Кильдибеков, K.P. Низамов // Микробиология. 1990. - Т. 59. - Вып. 2. - С. 330-335.

30. Кондратьева, E.H. Автотрофные прокариоты: Учеб. пособие / E.H. Кондратьева. М.: Изд-во МГУ, 1996. - 312 с.

31. Кондратьева, E.H. Молекулярный водород в метаболизме микроорганизмов / Е.Н: Кондратьева, И.Н. Гоготов. — М.: Наука, 1984. С. 100- 107.

32. Коровин, Ю.М. Влияние поляризации на развитие океанических бактерий в условиях контактной коррозии металлов / Ю.М. Коровин, A.B. Леденев // Защита металлов. 1991. - Т. 27. - №2". - С. 286 - 292.

33. Коровин, Ю.М. Коррозионная стойкость и микрообрастание металлов в Центральной Атлантике /Ю.М. Коровин, A.B. Леденев, Ю.Ф. Лукашев, В JT. Чжу // Защита металлов. 1991. - Т. 27. - №1. - С. 92 - 101.

34. Коровин, Ю.М. Изучение коррозионного поведения металлов и состава обрастания в Цемесской бухте /Ю.М. Коровин, Т.А. Лукашева, A.B. Леденев // Защита металлов. 1988. - Т. 24. - № 4. - С. 647-652.

35. Кудряшов; С.И. Менеджмент солеотложения на месторождениях «НК «Роснефть» /С.И." Кудряшов //Нефтегазовое дело. — 2006. №3. — С. 25-40.

36. Леонов, В.В. Коррозионная активность микрофлоры нефтепромысловых вод и ингибиторная! защита от нее / В.В. Леонов, Р.Х. Хазипов, Н.С. Саттаров // Нефтяное хозяйство. — 1994. №8. - С. 53-56.

37. Лурье, Ю.Ю. Справочник по- аналитической химии: 4 изд. /Ю.Ю. Лурье. М'.: Химия, 1971 - 456 с.

38. Мирошников, А.И. Разделение клеточных суспензий- / А.И. Мирошников, В.*М. Фомченко, И.С. Габуев; В.А.Чеканов. М.: Наука, 1977.-С. 8.

39. Митяшина, С.Ю. Энергетические параметры клеток Desulfo-vibrio desulfuricans, растущих в среде с лактатом и сульфатом в атмосфере аргона или аргона плюс окись углерода / С.Ю. Митяшина, М.Н. Давыдова // Микробиология. 1998. №4. - С. 471-475.

40. Моисеева, Л.С. Биокоррозия нефтегазопромыслого оборудования и химические методы ее подавления, Ч. I / Л.С. Моисеева, О.В. Кон-дрова //Защита металлов. 2005. Т. 41. - №4. - С. 417-426.

41. Назина, Т.Н. Биологическое и метаболическое разнообразие микроорганизмов нефтяных месторождений / Т.Н. Назина, С.С. Беляев // Труды института микробиологии им. С.Н. Виноградского. Юбилейный сборник. М.: Наука, 2004. - Вып. XII. - С. 289 - 297.

42. Назина, Т.Н. Распространение сульфат- и железоредуцирую-щих бактерий в пластовых водах Ромашкинского нефтяного месторождения / Т.Н. Назина, А.Е. Иванова, О.В. Голубева, Р.Р. Ибатуллин //Микробиология. 1995. - Т. 64. - №2. - С. 245-251.

43. Назина, Т.Н. Химические и микробиологические методы исследования пластовых жидкостей и кернов нефтяных месторождений / Т.Н. Назина, Е.П. Розанова, С.С. Беляев. — М.: Пущино, Предпринт, 1988. -25 с.

44. Осипов, Г.А. Изучение видового состава заводняемого нефтяного пласта методом хромато-масс-спектрометрии / Г.А. Осипов, Т.Н. Назина, А.Е. Иванова // Микробиология. 1994. - Т. 63. - Вып. 5. - С. 876- 882.

45. Повреждение промышленных материалов и изделий под воздействием микроорганизмов. Справочник / под ред. Горленко M.B. — М.: Изд-во Моск. Университета. — 1971. — 327 с.

46. Поспелов, А.П. Механизм ингибирования коррозии стали ме-танотрофными бактериями / А.П. Поспелов, Ж.С. Потехина, Н.Г. Шеры-шева // Защита металлов. -2001. Т. 37. - № 1. - С. 28 - 30.

47. Притула, В.В. Влияние микробиологических факторов на процессы подземной коррозии магистральных газопроводов /В.В. Притула. -М.: АО ВНИИСТ, 1994. С. 83-89.

48. Рогачевский, JI.M. Определение плотности (удельного веса) клеток микроорганизмов /Л.М. Рогачевский, Д.Г. Звягинцев // Вестник Московского университета. Почвоведение. — 1973. — № 1. — С. 61-64.

49. Розанова, Е.П Сульфатвосстанавливающие бактерии (систематика и метаболизм) /Е.П. Розанова, Т.Н. Назина // Успехи микробиологии.- 1989.-Вып. 23.-С. 191 -226.

50. Розанова, Е.П. Микробиологические процессы в нефтяном месторождении Западной Сибири, заводняемом с применением комплекса органических веществ /Е.П. Розанова, A.C. Саввичев, Ю.М. Миллер, М.В. Иванов //Микробиология. 1997. - Т. 66. - №6. - С. 852-859.

51. Розанова, Е.П. Микрофлора нефтяных месторождений / Е.П. Розанова, С.И. Кузнецов. М.: Наука, 1974. - 198 с.

52. Сабирова, А.Х. Исследование адгезированных на металле сульфатвосстанавливающих бактерий / А.Х. Сабирова, Е.Г. Юдина, З.Г. Мурзагильдин, K.P. Низамов //Нефтяное хозяйство. 1986. - №7. - С. 57 -59.

53. Смородин, А.Е. О методике исследования влияния сульфатвосстанавливающих бактерий на потенциал стали /А.Е. Смородин, Н.М. Агаев, М.М. Гусейнов, A.B. Аллахвердова // Защита металлов. 1986. -Т. 22. -№3.- С. 478 -480.

54. Стрижевский, И.В. Некоторые аспекты борьбы с микробиологической коррозией нефтепромыслового оборудования и трубопроводов.- М.: ВНИИОЭНГ, 1979. 56 с.

55. Супрун, Е.А. Электрокинетические свойства штаммов сульфатвосстанавливающих бактерий / Е.А. Супрун, Ю.М. Коровин, А.Г. Смородин, Н.М. Агаев // Нефтяное хозяйство. 1986. - №7. - С. 59-61.с* о

56. Сэги И. Методы почвенной микробиологии /И. Сэги; Пер. с венгерского И.Ф. Куренного; под ред и с предисл. Г.С. Муромцева. М.:1. Колос, 1983.-296 с.

57. Тарасова, Н.Б. СО-дегидрогеназная активность Desulfovibrio desidfuricans, растущей в хемоорганотрофных и хемолитогетеротрофных условиях /Н.Б. Тарасова, М.И. Беляева //Микробиология. — 1998. — Т. 67. -№5.-С. 613-618.

58. Тарасова, Н.Б. СО-дегидрогеназная активность экстрактов клеток Desulfovibrio desulfuricans /Н.Б. Тарасова, Ф.К. Мухитова, И.Н. Рязанцева, М.И. Беляева // Биохимия. — 1985. Т. 50. — Вып. 3. — С. 454-458.

59. Требин, Г.Ф. Нефти месторождений Советского Союза. Справочник. Издание 2. / Г.Ф. Требин. М.: Недра, 1980. - 584 с.

60. Уикли К. Электронная микроскопия для начинающих / К. Уикли. -М.: Мир, 1975. 324 с.

61. Улановский, И.Б. Электрокинетические свойства сульфатвос-станавливающих бактерий / И.Б. Улановский, Е.К. Руденко, Е.А. Супрун, A.B. Леденев // Микробиологическая коррозия металлов в морской воде; некоторые методы защиты. М.: Наука, 1983. С. 94 99.

62. Улиг, Г.Г. Коррозия и борьба с ней. Введение в коррозионную науку и технику. / Г.Г. Улиг, Р.У. Реви; Пер. с англ.; Под ред. A.M. Сухотина; Д.: Химия, 1989. - 456 с.

63. Франк, Ю.А. Биотехнологический потенциал сульфатредуци-рующих бактерий /Ю.А. Франк, C.B. Душников // Экология и промышленность России. 2006. - № 1. - С. 10-17.

64. Хемосинтез: К 100-летию открытия С.Н. Виноградским (Сборник) / под ред. акад. М.В. Иванова. М.: Наука, 1989. - 256 с.

65. Хоулт, Дж. Определитель бактерий Берджи: пер. с англ. В 2-х т. Т. 1. /Дж. Хоулт, Н. Криг, П. Снит и др. М.: Мир, 1997. - 432 с.

66. Чеботарев, E.H. Биохимия сульфатвосстанавливающих бактерий. Серия микробиология. — М.: ВИНИТИ, 1978. — 65 с.

67. Angell, P. Sulphate-reducing bacterial activity as a parameter to predict localized corrosion of stainless alloys / P. Angell, K. Urbanic //Corrosion Science. May 2000. - V. 42.-Issue 5.-P. 897-912.

68. Azabou, Samia Zinc precipitation by heavy-metal tolerant sulfate-reducing bacteria enriched on phosphogypsum as a sulfate source / Samia Azabou, Tahar Mechichi and Sami Sayadi // Minerals Engineering. February 2007. — V. 20. -1.2.-P. 173-178.

69. Beech; I.B. Corrosion of technical materials in the presence of biofilms current understanding and state-of-art methods of study /I.B. Beech // International Biodeterioration & Biodégradation. — 2004. — Vol. 53. -P. 177-183.

70. Beech, I.B. Interactions of exopolymers produced by sulphate-reducing bacteria with metal ions / I.B. Beech and W.S. Cheung // International Biodeterioration and Biodégradation. -1995. -V. 35. 1.1-3. - P. 59-72.

71. Benka-Coker, M.O. Abundance of sulphate-reducing bacteria in Niger Delta oilfield waters / M.O. Benka-Coker, W. Metseagharun and J:A. Ekundayo // Bioresource Technology. 1995. -V. 54. - I. 2. -P. 151-154.

72. Blin, Frederic The nature of the surface film on steel treated with cerium and lanthanum cinnamate based corrosion inhibitors /Frederic Blin, Leary Stuart G. and al. // Corrosion Science. 2006. - Vol. 48. - P. 404-419.

73. Boonstra, J. Biological treatment of acid mine drainage /J. Boonstra, R. van Lier, G. Janssen et al. // Biohydrometallurgy and Environment toward the Miming.of the„21thCentury(Amils R and Ballester A., Eds.). — Elsevier, Amsterdam. -1999. P. 559-567. ,

74. Booth, G.H. Polarization studies of mild steel in culture sulfate-reducing bacteria / G. I I. Booth, A.K. Tiller // Trans. Farad: Soc. — 1960. -Vol. 56.-P. 1689-1697.

75. Borenstein, S;W. Microbiologically Influenced Corrosion. Handbook. / S.W. Borenstein. New York, NY: Industrial Press, 1994. - 257 p.

76. Chen, E.Y. Monitoring microbial corrosion in large oilfield water systems /E. Y. Chen, R.B. Chen //Journal of petroleum technology. 1984. -Vol. 36. - № 7.- P. 1171-1176. .

77. Chi, Ming So Anaerobic Transformation of Alkanes to Fatty Acids by a Sulfate-Reducing Bacterium, Strain Hxd3 /So Ming Chi, D. Craig

78. Phelps, L. Y. Young //Appl. Environ. Microbiology. 2003 . - Vol. 69. - №7.• i. . ' '• "' • ' , 123-P. 3892-3900.

79. Chidambaram, K. Earlier estimates on bacterial corrosion of steel — fact or artefact? /K. Chidambaram, K. Balakrishnan // Bulletin of Electrochemistry. 10. - Feb-Mar, 1994. - P. 96-100.

80. Clark, J.B. Using Ultraviolet Radiation for Controlling Sulfate-Reducing Bacteria in Injection Water. SPE 13245. / J. B. Clark, J. C. Luppens. — Richardson, TX: SPE. 1984. - 37 p.

81. Cohen, R.H. Ronald Use of microbes for cost reduction of metal removal from metals and mining industry waste streams / Ronald R.H. Cohen // Journal of Cleaner Production.-2006.-V. 14.-I. 12-13.-P. 1146-1157.

82. Costerton J.W. Structure of biofilm, in G.G. Geesey, Z. Lewandowsky, H.C. Flemming (Eds.), Biofouling and Biocorrosion in Industrial Water Systems, Lewis Publisher, Boca Raton, Florida. 1993. Chapter 1. - P. 1-14.

83. Costerton, I.W. Influence of biofilm on efficacy of biocide:on cor-rosioncausing bacteria / I.W. Costerton, E.S. Lashen // Materials Performance. 1984.-Vol. 23. - № 2. -P.13-17.

84. Edyvean R.GJ. Hydrogen sulphide a corrosive metabolite / J.G.R. Edyvean // Int. Biodeterior. - 1991. - 27. - P. 109-120.

85. Enos, D.G. Influence of sulfate reducing bacteria on alloy 625 and aus-tenitic stainless steel weldments. / D.G. Enos, S.R. Taylor // Corrosion. — 1996. — 52(11).-P. 831-842.

86. Fang, Herbert H.P. Effects of toxic metals and chemicals on biofilm and biocorrosion / H.P. Herbert Fang, Li-Chong Xu, Kwong-Yu Chan //Water Research. 2002. - Vol. 36. - P. 4709-4716.

87. Fortin, Danielle Occurrence of sulfate-reducing bacteria under a --wide-range of-physico-chemical conditionin Au . and Cu-Zn mine tailings

88. Danielle Fortin, Roy Michael //FEMS Microbiology Ecology. September 2000. - V.33. - Issue 3. - P. 197-208.

89. Fukui, Manabu Reduction of tetrazolium salts by sulfate-reducing bacteria / Manabu- Fukui and Susumu Takii //FEMS Microbiology Letters. — January, 1989.-V. 62.— 1.1. —P. 13-19.

90. Gaylarde, C. Christine Sulphate-reducing bacteria which do not induce accelerated corrosion / Christine C. Gaylarde // International Biodeterioration & Biodegradation. 1992. -V. 30. - I. 4. - P. 331-338.

91. Geesey, G.G. The-influence of surface features on bacterial colonization and subsequent substratum chemical changes of 316L stainless steel / G.G. Geesey, R.J. Gillis, R. Avci // Corrosion Science. 1996. - Vol. 38. - P. 1889-1898'.

92. George, R.P. Mechanism of a MIC probe / R.P. George, D. Marshall and R.C. Newman // Corrosion Science. September, 2003. - V.45. - I. 9. -P. 1999-2015:

93. Gerardi H. Michael Wastewater bacteria / Michael H. Gerardi. — Hobo-ken, New Jersey: Wiley-Interscience, A John Wiley & sons, Inc., 2006. 255 p.

94. Gonzalez J.E.G. Effect of bacterial biofilm on 316 SS corrosion in natural seawater by EIS /J.E.G. Gonzalez, J.F.H. Santana, J.C. Mirza-Rosca // Corrosion Science.-1998.-40(12).-Pi 2141-2154.

95. Hartley, Chair H. Downs. Selection, Application, and Evaluation of Biocides in the Oil and Gas lndustry / Chair Hartley and NACE International

96. Task Group 075 ; NACE International Publication 31205. - NAGE International., Sugar Land-Texas, February 2006. - 45 P:

97. Johnson, M.D. A New Chemical Approach to Mitigate Sulfide Production in Oilfield Water Injection Systems. SPE 50741 /M;D. Johnson, M.L. Harless, A.L. Dickinson.- Richardson, TX: SPE, 1999 P. 53-67.

98. Jong, Tony Removal of sulfate and heavy metals by sulfate reducing -bacteria in short-term bench-Scale-upflow-anaerobicpackedbed reactqr^m

99. Jong and David L. Parry // Water Rasearch. August 2003. - V. 37. - I. 14. - P. 3379-3389.

100. Keith, S.M. Dissimilatory nitrate reduction by a strait of Desul-fovibrio desulfuricans / S.M. Keith, R.A. Herbert // FEMS Microbiology Letters.-April, 1983.-V. 18-Issue 1-2.-P. 55-59.

101. Larsen, J. Downhole Nitrate Applications to Control Sulfate Reducing Bacteria Activity and Reservoir Souring /J'. Larsen // Corrosion. — 2002. — Paper №025.-P. 23-43.

102. Lederberg, Joshua. Encyclopedia of Microbiology: in 4 v. V.l. A-C, Index / Joshua-Lederberg. New York: Academic press, 1992. — 650 p.:

103. Lederberg, Joshua. Encyclopedia of Microbiology: in 4 v. V.4. S-Z, Index / Joshua-Lederberg. New York: Academic press, 1992. - 584 p.

104. Lee, Anthea K. Influence of a dual-species biofilm on the corrosion of mild steel / Anthea K. Lee, Martin' G. Buehler, Dianne K. Newman7/ Corrosion Science. 2006. - 48. - P. 165-178.

105. Lee, W. Corrosion of mild steel under anaerobic biofilm /W. Lee, W. G. Characklis // Corrosion. 1993. - № 3. - P. 186-198.

106. Lee, W. Role of sulfate-reducing bacteria in corrosion of mild steel: a review / W. Lee, Z. Lewandowsky, P.H. Nielsen and W.A. Hamilton // Biofouling. -1995.-8.-P. 165-194.

107. Lens, P.N. Sulfate reducing and methane producing bacteria in aerobic wastewater treatment systems / P.N. Lens, M.P. De Poorter, C.C. Cronenberg and W.H. Verstraete // Water Research. March 1995. - V. 29. -1.' 3. - P. 871-880.

108. Licina, G.J. Detection and Control of Microbiologically Influenced Corrosion /G. J. Licina EPRINP 6815-D (Palo Alto, CA: Electric Power Re-,searchJnstitute),1988. — 53.p

109. Lovley, Derek R. Bioremediation of organic and metal contaminants with dissimilatory metal reduction / Derek R. Lovley // Journal of Industrial Microbiology. 1995. - 14. - P. 85r93. i

110. Lowry, O.H. Protein measurement with the folin reagent / O.H. Lo-wry, N.J. Rosebrough, A.L. Farr.//J; Biol. Chem. 1951.-193:- P:.265-275;. .

111. Marshall, K.C. Microbial adhesion in perspective /K.C. Marshal^ G. Bitton // Adsorption of microorganisms to surfaces. London: Academia. -1980.-P. 1-5.

112. Maukonen, Johanna-Desulfovibrionales-related bacteria in a paper mill environment as detected with molecular techniques and culture / JohannaMaukonen, Maria Saarela, Laura Raaska // J Ind Microbiol Biotechnol. — 2006. -33.-P. 45-54:

113. Moll, H. Time-resolved laser fluorescence spectroscopy study on the interaction of Curium (III) with Desulfovibrio • aspoensis DSM 10631 / H. Moll, Th. Stumpf, M. Merroun et. al. // Environ. Sci. Technol. 2004. - V. 38. -№5.-P. 1455-1459.

114. Murray, D.T. A New Qiiat Demonstrates High 'Biocidal Efficacy with Low Foam /D.T. Murray //Corrosion. 1997. - Paper № 406. - P. 345-354.

115. NACE Standard TM0194-2004. Item № 21224. Standard Test Method. Field Monitoring of Bacterial Growth in Oil and Gas Systems. Approved' 1994. Revised 2004-11-15. - NACE International. Houston, Texas, 2004. - P. 17.

116. Neal, Andrew L. Uranium complexes formed at hematite surfaces colonized by sulfate-reducing bacteria / Andrew L. Neal, James E. Amonette, Brent M. Peyton // Environ. Sci. Technol. 2004. - V: 38. - №11. - P. 30193027.

117. Nemati, Mehdi Impact of nitrate-mediated microbial control of souring in oil reservoirs on the extent of corrosion / Mehdi Nemati, Gary E. Jenneman and Gerrit Voordouw // Biotechnol. Prog. 2001. - 17. - P. 852-859.

118. Rao T.S. Carbon steel corrosion by iron oxidizing and sulphate reducing bacteria in a freshwater cooling system /T.S. Rao, T.N. Sairam, B. Vis-wanathan // Corrosion Science. 2000. - 42. - P. 1417-1431.

119. Ringas, C. Corrosion of stainless steel by sulfate-reducing bacteria electrochemical technics /C. Ringas, F.P.A. Robinson // Corrosion — NACE. -1987.-Vol. 44.-№6. -P.386-396.

120. Ringas, C. Microbial corrosion of iron-based alloys / C. Ringas, F.P.A. Robinson // Journal of South African Institute of mining and metallurgy. 1987.-Vol. 87. -№ 12. -P. 425-437.

121. Salvarezza R.C. Passivity breakdown of mild steel in seawater in the presence of sulfate reducing bacteria // Corrosion. 1980. - 36. - P. 550-553.

122. Santana, Margarida Presence and expression of terminal oxygen reductases in strictly anaerobic sulfate-reducing bacteria isolated from salt-marsh sediments / Margarida Santana // Anaerobe. June 2008. - V. 14. -1. 3. - P. 145-156.

123. Saravia, Gomes de S.G. Interaction of Biofilms and Inorganic Passive Layers in the Corrosion of Cu/Ni Alloys in Chloride Environments / Gomes de S.G Saravia, M.F.L. de Mele // Corrosion April, 1990. -P. 678-698.

124. Stewart, P.S. Modeling Biocide Action /P.S. Stewart, M.A. Hamilton, B.R. Goldstein // Biotechnology and Bioengineering. 1996. - 49. - 4 - P. 445-455.

125. Takahashi Yoshio. Adsorption of rare earth elements onto bacterial cell walls and its implication for REE sorption onto natural microbial mats / Yoshio Takahashi, Xavier Chatellier, Keiko H. Hattori // Chemical Geology. 2005. - 219 - P. 53-67.

126. Tebo, Bradley Sulfate-reducing bacterium grows with Cr(VI), U(VI), Mn(IV) and Fe(III) as electron-acceptors. / Bradley Tebo and Anna Ob-raztsova // FEMS Microbiology Letters. May 1998. - V. 162. - Issue 1. - P. 193-198.

127. Thorstenson T. Biocide Replacement by Nitrate in Sea Water Injection Systems /. T. Thorstenson, G. Bodtker, E. Sunde //Corrosion. 2002. - Paper № 033- P. 434-467. ' «

128. Vainshtein, M. Model experiments on the microbial removal of chromium from contaminated groundwater / M. Vainshtein, P. Kuschk,.J. Mattusch // Water Research. 2003. - 37. - P. 1401-1405.

129. Videla, H.A. Microbiologically influenced corrosion: looking to the future / H.A. Videla, L.K. Herrera // International Microbiology. — 2005. №8. — P. 169-180:

130. Walsh, D. The effect of microstructure on microbiologically influtoenced corrosion / D. Walsh, D. Pope, M. Danford, T. Huff // JOM: September 1993.-P. 22-30.

131. Walsh, D. The implications of thermomechanical processing for microbiologically influenced corrosion / D. Walsh // Corrosion. — 1999. — Paper №188.-P. 91-104.

132. White, C. Copper accumulating by sulfate-reducing bacterial bio-films/C. White and G.M. Gadd // FEMS„Microbiology, Letters. 15 February2000. V. 183. -1. 2. - P. 313-318.

133. Widdel F. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology (IX ed.). V.l. Dissimilatory sulfate- or sulfur-reducing bacteria /F. Widdel, N. Pfennig. Baltimor: William & Wilkins, 1984. - P. 663 - 679.

134. Widdel, F. The Prokaryotes. V. 4. Gram-negative mesophilic sulfate-reducing bacteria / F. Widdel, F. Bak . New York: Springer-Verlag Inc., 1992. -P. 3352-3378.

135. Xu, X. Transport Limitation of Chlorine Disinfection of Pseudomonas aeruginosa Entrapped in Alginate Beads /X. Xu, P.S. Stewart, X. Chen //Biotechnology and Bioengineering. 1996. - 49 - 1 - P. 93-100.

136. Zuo, Rongjun. Inhibiting mild steel corrosion from sulfate-reducing and iron-oxidizing bacteria using gramicidin-S-producing biofilms /Rongjun Zuo, Thomas K. Wood // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2004. - 65. - P. 747-753.1. Благодарности

137. Выражаю искреннюю благодарность моему научному руководителю — д.б.н., проф. Кленовой Н.А. за неоценимую поддержку и помощь при подготовке диссертационной работы.

138. Также искренне благодарю д.б.н., проф. Макурину О.Н., д.б.н., проф. Подковкина В.Г., к.х.н., ст. преп. Зарубина Ю.П., к.х.н., инженера Ермохи-на В.А. за ценные советы, данные мне при подготовке диссертации.

139. Выражаю огромную благодарность ЗАО «Самарский инженерно-технический центр» за предоставленные для исследований образцы стали и возможность провести работы на электронном микроскопе.

Информация о работе

Зайцева, Ольга Владимировна
кандидата биологических наук
Самара, 2009
ВАК 03.00.23

Диссертация

Биотехнологические приемы оценки устойчивости сталей к коррозии, вызываемой бактериальной сульфатредукцией, и пути повышения коррозионной устойчивости нефтегазового оборудования - тема диссертации по биологии, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы