Tài liệu Nghiên cứu vi khuẩn khử sunphat ưa nhiệt có khả năng sử dụng dầu thô phân lập từ giếng khoan dầu khí vũng tàu

i LỜI CẢM ƠN Trước tiên, tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo Viện Công nghệ sinh học và môi trường, trường Đại học Nha Trang đã luôn quan tâm, chỉ bảo và giảng dạy nhiệt tình, giúp cho tôi có được những kiến thức quý báu trong suốt thời gian học tập tại trường. Tôi xin dành lời cảm ơn sâu sắc nhất đến TS. Nguyễn Văn Duy, Viện Công nghệ sinh học và môi trường, trường Đại học Nha Trang và TS. Nguyễn Thị Thu Huyền, Phòng Vi sinh vật dầu mỏ, Viện Công nghệ sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã định hướng, dìu dắt và tận tình hướng dẫn tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện đồ án tốt nghiệp này. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn PGS.TS. Lại Thúy Hiền cùng toàn thể cán bộ nghiên cứu Phòng Vi sinh vật dầu mỏ, Viện Công nghệ Sinh học, Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam đã tạo mọi điều kiện tốt nhất có thể cho tôi thực hiện tốt đồ án tốt nghiệp này. Tôi xin gửi lời cảm ơn trân trọng tới Phòng Kính hiển vi điện tử, Viện Vệ sinh dịch tễ đã tận tình giúp đỡ tôi trong thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp vừa qua. Cuối cùng tôi bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến gia đình, bạn bè, những người luôn quan tâm giúp đỡ, động viên, đồng thời là chỗ dựa tinh thần rất lớn giúp tôi hoàn thành tốt mọi công việc được giao trong suốt thời gian học tập và thực hiện đồ án vừa qua. Nha Trang, tháng 6 năm 2010 Sinh viên Nguyễn Hoài Thu ii MỤC LỤC Trang LỜI CẢM ƠN ..................................................................................................................i MỤC LỤC ..................................................................................................................... ii DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................. v DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................. vi MỞ ĐẦU ........................................................................................................................ 1 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .............................................................................. 3 1.1. Thành phần, tính chất của dầu thô Việt Nam - Vũng Tàu....................................... 3 1.1.1. Thành phần nguyên tố của dầu thô ....................................................................... 3 1.1.2. Tính chất vật lý của dầu thô ................................................................................. 4 1.1.3. Thành phần hóa học của dầu thô .......................................................................... 4 1.2. Khu hệ vi sinh vật trong các giếng khoan dầu khí .................................................. 6 1.3. Vi khuẩn khử sunphat .............................................................................................. 8 1.3. 1. Môi trƣờng sống .................................................................................................. 8 1.3.2. Phân loại vi khuẩn khử sunphat............................................................................ 9 1.3.3. Quá trình trao đổi chất và năng lƣợng ................................................................ 11 1.3.4. Khả năng sử dụng dầu thô là nguồn cơ chất....................................................... 14 1.3.5. Ảnh hƣởng của các yếu tố môi trƣờng đến sinh trƣởng của vi khuẩn khử sunphat ..... 16 1.4. Vai trò của vi khuẩn khử sunphat trong thực tiễn cuộc sống ................................ 18 1.4.1 Ảnh hƣởng đến sinh thái và môi trƣờng .............................................................. 18 1.4.2. Ảnh hƣởng đến kinh tế và con ngƣời ................................................................. 19 Chƣơng 2 VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..................................... 22 2.1. Vật liệu .................................................................................................................. 22 2.1.1. Nguyên liệu......................................................................................................... 22 2.1. 2. Môi trƣờng nuôi cấy .......................................................................................... 22 2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ....................................................................................... 23 2.2.1. Nghiên cứu khả năng sử dụng dầu thô của vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt ....... 23 iii 2.2.2. Đánh giá hàm lƣợng dầu tổng số bị sử dụng bởi vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt ...................................................................................................................... 24 2.2.3. Phân lập đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt có khả năng sử dụng dầu thô .................................................................................................................. 24 2.2.4. Nghiên cứu hình thái tế bào, nhuộm Gram và khả năng hình thành bào tử của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt .............................................. 25 2.2.5. Nghiên cứu khả năng chuyển hóa cơ chất của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt ................................................................................................... 26 2.2.6. Nghiên cứu khả năng sử dụng dầu thô của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt ................................................................................................... 26 2.2.7. Nghiên cứu ảnh hƣởng của nồng độ muối NaCl đến quá trình sinh trƣởng của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt .............................................. 27 2.2.8. Nghiên cứu ảnh hƣởng của pH đến quá trình sinh trƣởng của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt................................................................... 27 2.2.9. Nghiên cứu ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình sinh trƣởng của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt có khả năng sử dụng dầu thô ................... 28 Chƣơng 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ..................................................................... 29 3.1. Khả năng sử dụng dầu thô của vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt lấy từ giếng khoan dầu khí Vũng Tàu ...................................................................................... 29 3.2. Đánh giá hàm lƣợng dầu tổng số bị sử dụng bởi vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt ...................................................................................................................... 31 3.3. Đặc điểm hình thái của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt có khả năng sử dụng dầu thô ........................................................................................... 32 3.3.1 Đặc điểm hình thái khuẩn lạc .............................................................................. 33 3.3.2. Đặc điểm nhuộm Gram ...................................................................................... 34 3.3.3. Khả năng tạo bào tử ............................................................................................ 34 3.3.4. Đặc điểm hình thái tế bào ................................................................................... 35 3.4. Khả năng chuyển hóa cơ chất của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt .... 39 3.5. Khả năng sử dụng dầu thô của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt ..... 40 iv 3.6. Ảnh hƣởng của nồng độ NaCl đến quá trình sinh trƣởng của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt ............................................................................. 44 3.7. Ảnh hƣởng của pH đến quá trình sinh trƣởng của đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt ................................................................................................... 48 3.8. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến quá trình sinh trƣởng của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt ................................................................................. 52 3.9. Đặc điểm phân loại ................................................................................................ 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................................................... 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................ 57 PHỤ LỤC ......................................................................................................................... v DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1. Các cơ chất vi khuẩn khử sunphat sử dụng trong quá trình sinh trƣởng .. 13 Bảng 3.1. Khả năng sử dụng dầu thô của vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt phân lập từ giếng khoan dầu khí Vũng Tàu ............................................................ 29 Bảng 3.2. Hàm lƣợng dầu tổng số bị sử dụng bởi vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt ... 32 Bảng 3.3. Đặc điểm hình thái khuẩn lạc của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt...................................................................................................... 33 Bảng 3.4. Kết quả nhuộm Gram của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt ......... 34 Bảng 3.5. Khả năng chuyển hóa cơ chất lactat và axetat của đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt ................................................................................. 40 Bảng 3.6. Hàm lƣợng H2S tạo thành các của đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt trên môi trƣờng có hàm lƣợng dầu thô khác nhau ........................... 41 Bảng 3.7. Hàm lƣợng H2S tạo thành của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt trên môi trƣờng có nồng độ muối khác nhau ................................... 45 Bảng 3.8. Hàm lƣợng H2S tạo thành của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt trên môi trƣờng tại các pH khác nhau .............................................. 49 Bảng 3.9. Ảnh hƣởng của nhiệt độ đến sinh trƣởng của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt ................................................................................. 52 Bảng 3.10. Đặc điểm phân loại của các đơn chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt có khả năng sử dụng dầu thô..................................................................... 53 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 3.1. Ảnh đơn chủng 110G6_KL2 sinh trƣởng trở lại trong môi trƣờng dầu thô sau khi sốc nhiệt .................................................................................... 35 Hình 3.2. Ảnh tế bào chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt 70G3_KL1 đƣợc quan sát dƣới kính hiển vi điện tử ............................................................... 36 Hình 3.3. Ảnh tế bào chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt 110G6_KL2 đƣợc quan sát dƣới kính hiển vi điện tử ............................................................... 36 Hình 3.4. Ảnh tế bào chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt ĐHG7 đƣợc quan sát dƣới kính hiển vi điện tử ....................................................................... 37 Hình 3.5. Ảnh tế bào chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt 802G8_KL1 đƣợc quan sát dƣới kính hiển vi điện tử ............................................................... 37 Hình 3.6. Ảnh tế bào chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt Đ914_KL2 đƣợc quan sát dƣới kính hiển vi điện tử ............................................................... 38 Hình 3.7. Ảnh tế bào chủng vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt Đ1008G10_KL1 đƣợc quan sát dƣới kính hiển vi điện tử ...................................................... 38 Hình 3.8. Hàm lƣợng H2S tạo thành của chủng 70G3_KL1 trên môi trƣờng có hàm lƣợng dầu thô khác nhau ...................................................................... 42 Hình 3.9. Hàm lƣợng H2S tạo thành của chủng 110G6_KL2 trên môi trƣờng có hàm lƣợng dầu thô khác nhau ..................................................................... 42 Hình 3.10. Hàm lƣợng H2S tạo thành của chủng ĐHG7 trên môi trƣờng có hàm lƣợng dầu thô khác nhau ............................................................................. 43 Hình 3.11. Hàm lƣợng H2S tạo thành của chủng Đ914_KL2 trên môi trƣờng có hàm lƣợng dầu thô khác nhau ..................................................................... 43 Hình 3.12. Hàm lƣợng H2S tạo thành của chủng 70G3_KL1 ở 55oC trên môi trƣờng dầu thô 5% với các nồng độ NaCl khác nhau ................................. 46 Hình 3.13. Hàm lƣợng H2S tạo thành của chủng 110G6_KL2 ở 55oC trên môi trƣờng dầu thô 0,5% với các nồng độ NaCl khác nhau .............................. 46 vii Hình 3.14. Hàm lƣợng H2S tạo thành của chủng ĐHG7 ở 55oC trên môi trƣờng dầu thô 0,5% với các nồng độ NaCl khác nhau .......................................... 47 Hình 3.15. Hàm lƣợng H2S tạo thành của chủng Đ914_KL2 ở 55oC trên môi trƣờng dầu thô 0,5% với các nồng độ NaCl khác nhau .............................. 47 Hình 3.16. Hàm lƣợng H2S tạo thành của chủng 70G3_KL1 ở 55 oC trên môi trƣờng dầu thô 5%, NaCl 1% với các pH môi trƣờng khác nhau ............... 50 Hình 3.17. Hàm lƣợng H2S tạo thành của chủng 110G6_KL2 ở 55 oC trên môi trƣờng dầu thô 0,5%, NaCl 3% với các pH môi trƣờng khác nhau ............ 50 Hình 3.18. Hàm lƣợng H2S tạo thành của chủng ĐHG7 ở 55oC trên môi trƣờng dầu thô 0,5%, NaCl 1% với các pH môi trƣờng khác nhau ....................... 51 Hình 3.19. Hàm lƣợng H2S tạo thành của chủng Đ914_KL2 ở 55oC trên môi trƣờng dầu thô 0,5%, NaCl 1% với các pH môi trƣờng khác nhau ............ 51 1 MỞ ĐẦU Vi khuẩn khử sunphat là nhóm vi khuẩn rất đa dạng có khả năng sử dụng sunphat làm chất nhận điện tử cuối cùng. Chúng là những vi khuẩn kị khí bắt buộc phân bố khá rộng trên Trái đất. Chúng có trong đất, trong các vùng trầm tích, bùn lắng ở các đáy ao tù, cống rãnh, sông hồ, biển, trong các vùng có điều kiện sống khắc nghiệt nhƣ áp suất cao, nhiệt độ cao, độ mặn cao, hay môi trƣờng quá kiềm, quá axit… và đặc biệt tồn tại với một số lƣợng lớn trong các mỏ dầu. Sự đa dạng cao của vi khuẩn khử sunphat đƣợc tìm thấy ở các trầm tích biển, nơi có nồng độ sunphat cao (28mM) [Cord-Ruwisch và cs, 1987]. Ngƣời ta biết đến loại vi khuẩn này sau khi Bejierink phân lập đầu tiên năm 1895. Từ đó đến nay vi khuẩn khử sunphat đƣợc các nhà khoa học thế giới đặc biệt quan tâm vì vai trò quan trọng của chúng trong chu trình địa hóa của carbon, lƣu huỳnh và quá trình hình thành dầu mỏ, cũng nhƣ những ứng dụng của nó trong việc loại bỏ kim loại nặng. Tuy nhiên, vi khuẩn khử sunphat cũng gây ra những rắc rối không nhỏ cho ngành công nghiệp và nông nghiệp, đặc biêt là ngành công nghiệp dầu khí. Kể từ khi bắt đầu sản xuất thƣơng mại dầu khí khoảng 140 năm trƣớc, các kỹ sƣ dầu khí và các nhà khoa học đã nhanh chóng nhận ra vi khuẩn khử sunphat là tác nhân sản sinh khí H2S trong các giếng khoan, là nguyên nhân hàng đầu làm giảm giá trị thƣơng mại của dầu thô. Sự có mặt của H2S không chỉ ảnh hƣởng đến sức khỏe công nhân tại các giàn khoan, gây ăn mòn kim loại trong điều kiện kị khí mà còn làm giảm hiệu quả tách nƣớc khỏi dầu, đồng thời gây nên mùi hôi khó chịu làm giảm chất lƣợng các sản phầm dầu mỏ. Hơn nữa, cặn FeS sinh ra khi khí H2S kết hợp với ion sắt có trong các thiết bị khai thác, vận chuyển và lƣu trữ các sản phẩm dầu mỏ sẽ gây tắc các thiết bị khoan và bơm ép nƣớc [Gibson, 1990; Lại Thúy Hiền và Lê Phi Nga, 1992; Rabus và cs, 1996; Lại Thúy Hiền và cs, 2003]. Với những thiệt hại to lớn mà chúng gây ra cho ngành công nghiệp dầu khí, vi khuẩn khử sunphat luôn là đối tƣợng nghiên cứu hàng đầu của các nhà khoa học trong lĩnh vực vi sinh vật dầu mỏ. 2 Ở nƣớc ta, những nghiên cứu về vi sinh vật dầu mỏ, đặc biệt là vi khuẩn khử sunphat luôn đƣợc quan tâm nghiên cứu song song với những bƣớc phát triển của ngành công nghiệp dầu khí nƣớc nhà. Các nghiên cứu khu hệ vi sinh vật nói chung và vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt nói riêng ở các giếng khoan dầu khí đã đạt đƣợc những thành tựu nhất định [Lại Thúy Hiền và Đặng Phƣơng Nga, 1998; Lại Thúy Hiền và cs, 1991; 2003]. Tuy nhiên, khoảng 15 năm trở lại đây, các nhà khoa học trên thế giới lần lƣợt chứng minh khả năng sử dụng dầu thô trong điều kiện kị khí của vi khuẩn khử sunphat, hơn thế nữa, điều này lại rất phổ biến trong giếng khoan trên thế giới [Aeckersberg và cs, 1991; Rueter và cs, 1994; So và Young, 1999; Harms và cs, 1999; Ehrenreich và cs, 2000; Kniemeyer và cs, 2003; Rios-Hernandez và cs, 2003; CravoLaureau và cs, 2004; Nakagawa và cs, 2008]. Nhƣ vậy, một lần nữa cho thấy tiềm ẩn mối nguy mà nhóm vi khuẩn này gây ra cho ngành công nghiệp dầu khí. Tại Việt Nam, các nghiên cứu về vi sinh vật sử dụng hydrocarbon dầu mỏ mới chỉ tiến hành trên các đối tƣợng vi sinh vật hiếu khí [Lại Thúy Hiền và cs, 1996; 1997; 1999]. Do đó, một câu hỏi đặt ra là các vi khuẩn khử sunphat trong các giếng khoan dầu khí Việt Nam cũng có khả năng sử dụng dầu thô làm nguồn cơ chất cho sự phát triển hay không? Vì vậy, chúng tôi đã đề xuất và tiến hành đề tài “Nghiên cứu vi khuẩn khử sunphat ưa nhiệt có khả năng sử dụng dầu thô phân lập từ giếng khoan dầu khí Vũng Tàu”. Đây là đề tài đầu tiên ở Việt Nam nghiên cứu khả năng sử dụng dầu thô của vi khuẩn khử sunphat. Hi vọng đề tài sẽ góp phần giải quyết khó khăn do vi khuẩn khử sunsphat gây ra cho nền công nghiệp dầu khí nƣớc nhà. 3 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Thành phần, tính chất của dầu thô Việt Nam - Vũng Tàu Dầu thô là một hỗn hợp phức tạp, trong đó có hàng trăm các cấu tử khác nhau. Mỗi loại dầu đƣợc đặc trƣng bởi thành phần riêng, song về bản chất, chúng đều có các hydrocarbon là thành phần chính (chiếm 60 - 90% trọng lƣợng dầu), còn lại là các hợp chất không hydrocarbon nhƣ: hợp chất chứa oxy (axit, keton, rƣợu), hợp chất chứa nitơ (furol, indol, carbazol), hợp chất chứa lƣu huỳnh, hợp chất cao phân tử (hắc ín, bitum) và các nguyên tố vi lƣợng. Dầu thô lấy từ những vùng dầu khác nhau có thành phần hóa học khác nhau. Khi khảo sát thành phần của nhiều loại dầu mỏ, ngƣời ta thấy không có loại dầu nào giống loại dầu nào, có bao nhiêu mỏ dầu thì có bấy nhiêu loại dầu mỏ. Ngay trong một giếng khoan, dầu lấy từ những tầng chứa khác nhau cũng khác nhau [Đinh Thị Ngọ, 2001]. 1.1.1. Thành phần nguyên tố của dầu thô Các nguyên tố chính tạo nên dầu mỏ là carbon và hydro. Hàm lƣợng carbon và hydro trong dầu mỏ rất khác nhau, hàm lƣợng carbon có từ 83,5 - 87%, hàm lƣợng hydro có từ 11,5 - 14. Hàm lƣợng nitơ trong dầu mỏ thấp, từ 0,001 - 0,3%. hàm lƣợng oxy từ 0,1 - 0,3%. Hàm lƣợng lƣu huỳnh thay đổi trong khoảng rộng. Ngoài ra trong dầu mỏ còn chứa một số kim loại nặng, hàm lƣợng rất nhỏ nhƣ: vanadi, niken, sắt, magie, crom…[Đinh Thị Ngọ, 2001] Dầu thô Việt Nam thuộc loại dầu Parafinic có đặc điểm: nhẹ, sạch, chứa rất ít các độc tố, rất ít lƣu huỳnh, nitơ, kim loại nặng và là loại dầu chứa nhiều hydrocarbon parafin, đặc biệt chứa nhiều hydrocarbon n- parafin C10 - C40. Theo tiêu chuẩn phân loại của Liên Xô cũ thì dầu thô mỏ Bạch Hổ và mỏ Đại Hùng xếp loại 1/3, còn theo tiêu chuẩn xếp loại của Viện khoáng sản Mỹ thì dầu thô mỏ Bạch Hổ xếp loại 2/9 và dầu thô mỏ Đại Hùng xếp loại 5/9 [ Đinh Thị Ngọ, 2001]. 4 1.1.2. Tính chất vật lý của dầu thô Dầu mỏ là chất lỏng sánh, thƣờng có mùi đặc trƣng, nhẹ hơn nƣớc và không hòa tan trong nƣớc. Dầu thô Việt Nam sánh đặc, có màu nâu đen là do có chứa nhiều parafin, tỷ trọng khoảng từ 0,8 - 1%. Dầu mỏ chứa nhiều parafin có nhiệt độ nóng chảy cao, có thể đông đặc ở nhiệt độ thƣờng (dầu thô mỏ Bạch Hổ đông đặc ở 33oC, dầu thô mỏ Đại Hùng đông đặc ở 27oC) [ Đinh Thị Ngọ, 2001]. 1.1.3. Thành phần hóa học của dầu thô • Các hợp chất hydrocarbon của dầu thô Hydrocarbon là thành phần chính và quan trọng nhất của dầu thô. Theo tài liệu của Viện hóa dầu Liên bang Nga (1986) thành phần cơ bản của hydrocarbon trong dầu thô gồm có: - Hydrocarbon mạch thẳng (30 - 35%) gồm n-parafin và iso-parafin, là những alkane mạch thẳng. Công thức tổng quát CnH2n+2 - Hydrocarbon mạch vòng (25 - 75%). Công thức tổng quát CnH2(n-m+1). - Hydrocarbon thơm (10 - 20%), còn gọi là aren hay aromatic. - Ngoài ra còn có một số loại hỗn hợp naphten – thơm. Số nguyên tử carbon trong các loại hydrocarbon trong dầu thô thƣờng từ C 5 - C60, tƣơng ứng với phân tử lƣợng từ 850 - 880. Bằng các phƣơng pháp hóa lý ngƣời ta đã xác định đƣợc hơn 400 loại hydrocarbon khác nhau. Các hydrocarbon có khối lƣợng phân tử thấp đến trung bình là các chất dễ bị phân hủy sinh học, các hợp chất phân nhánh và nhiều vòng khó bị phân hủy hơn so với các phân tử chuỗi thẳng và phân tử chỉ có một nhân thơm đơn giản. Khi độ dài tăng và khối lƣợng phân tử đạt đến 500 thì chúng không còn là nguồn carbon cho vi sinh vật đƣợc nữa. Khả năng sử dụng hydrocarbon dầu mỏ có thể sắp xếp theo thứ tự giảm dần sau: n-alkane > alkane mạch thẳng phân nhánh > alkene phân nhánh > n- alkyl chứa vòng thơm trọng lƣợng phân tử thấp > hợp chất một vòng thơm > alkane vòng > hợp chất đa nhân > asphanten [Phạm Văn Ty và Vũ Nguyên Thành, 2007]. 5 Các alkane mạch ngắn là chất độc đối với nhiều loại vi sinh vật, các alkane có độ dài trung bình (C10 - C24) dễ đƣợc vi sinh vật sử dụng nhất. Các alkane có mạch càng dài thì khả năng vi sinh vật sử dụng càng khó. Các hydrocarbon n-parafin C10 C40 đƣợc gọi chung là parafin, có rất nhiều trong dầu thô Việt Nam. Về phƣơng diện kinh tế, dầu thô nhiều parafin là nhƣợc điểm chính ảnh hƣởng đến giá cả do độ linh động thấp, gây khó khăn khi vận chuyển, chế biến. Tuy nhiên, về mặt phân hủy sinh học, parafin lại là cơ chất thích hợp cho vi sinh vật sử dụng [Đinh Thị Ngọ, 2001]. Vì vậy, ta có cơ sở để nghĩ rằng, vi khuẩn khử sunphat phân lập từ các giếng khoan dầu khí Vũng Tàu cũng có khả năng sử dụng và chuyển hóa đƣợc hydrocarbon dầu mỏ. • Các hợp chất không hydrocarbon của dầu thô Đây là những hợp chất mà trong thành phần của chúng có chứa oxy, nitơ, lƣu huỳnh, tức là hợp chất hữu cơ của oxy, nitơ, lƣu huỳnh. Tuy nhiên thành phần nguyên tố của oxy, nitơ, lƣu huỳnh trong dầu rất thấp, nhƣng vì những nguyên tố này nằm trong một kết hợp phân tử của hydrocarbon nên trọng lƣợng phân tử của chúng cũng tƣơng đƣơng với trọng lƣợng phân tử của hydrocarbon mà chúng đi theo [Đinh Thị Ngọ, 2001]. • Các chất nhựa, asphanten của dầu thô Các chất nhựa, asphanten của dầu thô là những chất mà trong cấu trúc phân tử của nó ngoài carbon và hydro còn chứa đồng thời cả oxy, nitơ, lƣu huỳnh. Về cơ bản chúng bao gồm nhiều vòng thơm ngƣng tụ lại, nối với nhau bằng các cầu nối là các mạch parafin chứa các nguyên tố kim loại. Đây là những hợp chất có phân tử lƣợng rất lớn, từ 500 - 600 trở lên. Chính vì vậy, các chất nhựa và asphanten chỉ thấy ở các phân đoạn nặng và cặn của dầu thô. Hàm lƣợng nhựa, asphanten có thể lên tới hàng chục phần trăm trong dầu mỏ. Đối với dầu thô Bạch Hổ, hàm lƣợng các chất nhựa và asphanten rất thấp, chỉ có 1,97% nhựa, 0,77% asphanten; dầu thô Đại Hùng chỉ số cao hơn, hàm lƣợng chất nhựa là 7,55% và hàm lƣợng asphanten là 2,5%. Tuy nhiên cả hai loại dầu thô này đều thuộc loại dầu thô chứa ít chất nhựa và asphanten [Trần Mạnh Trí, 1996]. 6 1.2. Khu hệ vi sinh vật trong các giếng khoan dầu khí Khi nghiên cứu vi sinh vật dầu mỏ, các nhà khoa học trên thế giới đã dành mối quan tâm rất lớn cho việc nghiên cứu khu hệ vi sinh vật trong các giếng khoan dầu khí. Hai nhà khoa học Nga (Kuznhexov và Ivanov) đã tổng kết những nhóm vi sinh vật có mặt ở các mỏ dầu Liên Xô cũ thành 2 nhóm: nhóm vi khuẩn hiếu khí gồm vi khuẩn oxy hóa hydrocarbon, vi khuẩn Thiobacillus, vi khuẩn hoại sinh; nhóm vi khuẩn kị khí gồm vi khuẩn khử sunphat, vi khuẩn khử nitrat, vi khuẩn phân hủy xenluloza, vi khuẩn sinh metan và vi khuẩn tía. Ở vùng dầu Tersko-Dagestan, số lƣợng vi khuẩn ở nƣớc vỉa có dầu (115.103 - 495.103 tế bào/ml) cao hơn hẳn vỉa không có dầu (8.103 5.104 tế bào/ml). Ở vùng có nƣớc, có sự tƣơng tác với dầu, số lƣợng vi khuẩn nhiều và đa dạng hơn vùng không có nƣớc và nƣớc không có dầu [Kuznhexov và Ivanov, 1963]. Ở Đức, Heyer và Schwartz đã phân lập hàng loạt vi khuẩn từ các kho chứa dầu tự nhiên dƣới lòng đất. Khu hệ vi sinh vật dầu mỏ ở Đức gồm Pseudomonas, vi khuẩn khử sunphat, Mycobacterium và Nocardia. Theo Cord-Ruwisch, Kleinitz và Widdel (1987), số lƣợng vi khuẩn khử sunphat thuộc chi Desulfovibrio, Desulfobacter trong các giếng khoan dầu khí Tây Đức lên đến 105 - 106 tế bào/ml [Cord-Ruwisch và cs, 1987]. Khu hệ vi sinh vật trong các giếng khoan dầu khí đƣợc nghiên cứu nhiều ở Trung Quốc từ 60 năm nay. Năm 1894, Wang công bố khu hệ vi sinh vật ở mỏ dầu Laojunmiao (20 - 36oC) gồm có vi khuẩn hoại sinh, vi khuẩn khử nitrat, vi khuẩn sử dụng hydrocarbon và vi khuẩn khử sunphat (số lƣợng vi khuẩn khử sunphat lên tới 10 5 - 106 tế bào/ml). Các nhóm vi khuẩn hoạt động mạnh nhất ở vùng có sự kết hợp giữa vi khuẩn khử sunphat và vi khuẩn oxy hóa hydrocarbon [Wang, 1984]. Tại Việt Nam, Lại Thúy Hiền và cộng sự (2005) đã có một số công trình nghiên cứu về khu hệ vi sinh vật trong các giếng khoan dầu khí Vũng Tàu và Thái Bình. Khu hệ vi sinh vật ở đây rất phong phú bao gồm các chi: Pseudomonas, Alcaligenes, Bacillus, Chromohalobacter, Nocardia, Diplococus, Micrococcus, Rhodococcus, 7 Lactobacillus, Thiobacillus, Clostridium, Desulfovibrio, Desulfotomaculum, Desulfobacter và Desulfococcus. Ngoài ra còn có các vi khuẩn tạo khí metan, khử nitrat, nấm mốc và một số vi khuẩn chƣa đƣợc định tên. Trong số các chi đã đƣợc phân loại có một số loài chƣa từng đƣợc công bố ở các giếng khoan trên thế giới nhƣ Desulfovibrio vietnamesis, Pseudonocardia alni và Chromohalobacter marismortui. Khi phân tích thành phần vi sinh vật trong các mẫu nƣớc có nguồn gốc khác nhau từ mỏ Bạch Hổ đã cho thấy ở các giếng khoan bơm ép nƣớc thƣờng có số lƣợng vi sinh vật cao hơn hẳn các giếng khoan khai thác [Lại Thúy Hiền và cs, 2005]. Điều này đƣợc giải thích rằng khi chƣa bơm ép nƣớc vào vỉa, bản thân ở các vỉa dầu đã tồn tại một số loại vi khuẩn nhƣ vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt, không ƣa mặn, vi khuẩn sử dụng hydrocarbon. Trong quá trình khoan khai thác, việc đƣa dung dịch khoan đã kéo theo nhiều loại hóa chất, tinh bột, polysacarit, axit xitric… xuống giếng khoan. Cùng với việc bơm ép nƣớc để duy trì áp suất vỉa đã tăng thêm nguồn dinh dƣỡng và muối khoáng cho vi sinh vật phát triển, dẫn đến việc xuất hiện thêm nhiều loại vi khuẩn khác nhƣ vi khuẩn tạo nhớt, Clostridium, vi khuẩn khử nitrat, vi khuẩn lên men kị khí, vi khuẩn vi hiếu khí… [Lại Thúy Hiền, 1997]. Trong quá trình khai thác dầu mỏ, các kỹ sƣ dầu khí đã phải đối mặt với các vấn đề do vi sinh vật gây ra. Đặc biệt vi khuẩn khử sunphat là tác nhân chính gây ảnh hƣởng xấu đến ngành công nghiệp này. Do đó, vi khuẩn khử sunphat là nhóm vi sinh vật đƣợc nghiên cứu phổ biến nhất trong khu hệ vi sinh vật giếng khoan. Việc bơm ép nƣớc biển vào giếng để tăng cƣờng hiệu suất thu hồi dầu không chỉ làm phong phú thêm khu hệ vi sinh vật trong giếng khoan dầu khí mà còn làm biến đổi thành phần vi khuẩn khử sunphat có trong giếng khoan, làm tăng thêm tính đa dạng của loài này. Lysnes và cộng sự trong một nghiên cứu gần đây đã chứng minh đƣợc sự thay đổi thành phần vi khuẩn khử sunphat thay trƣớc và sau khi bơm ép tại một giếng dầu ở biển Bắc. Lysnes đã giải thích rằng nƣớc vỉa có chứa hàm lƣợng cao axit béo dễ bay hơi, dẫn đến làm tăng số lƣợng vi khuẩn oxy hóa acid béo. Nếu sunphat có trong nƣớc bơm ép thì cùng với việc tăng nhiệt độ trong giếng khoan, các axit béo này sẽ làm tăng số lƣợng vi khuẩn ƣa nhiệt trong giếng khoan [Lysnes và cs, 2009]. 8 1.3. Vi khuẩn khử sunphat 1.3. 1. Môi trƣờng sống Từ khi đƣợc Bejierinck phân lập đầu tiên vào năm 1895 từ ống dẫn nƣớc cho đến những nghiên cứu sau này về vi khuẩn khử sunphat đã cho thấy vi khuẩn này có môi trƣờng sống rất đa dạng. Chúng là những vi khuẩn kị khí bắt buộc phân bố khá rộng trên Trái đất. Mỗi môi trƣờng sống khác nhau đƣợc đặc trƣng bởi mỗi chi vi khuẩn khử sunphat khác nhau. Nhóm vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt thƣờng đƣợc tìm thấy ở các hệ sinh thái nóng nhƣ suối nƣớc nóng, mạch nƣớc ngầm sâu dƣới lòng đất, các giếng dầu… Sự đa dạng cao của vi khuẩn khử sunphat đƣợc tìm thấy ở các trầm tích biển, nơi có nồng độ sunphat cao (28mM) [Cord-Ruwisch và cs, 1987]. Trong những công trình nghiên cứu đầu tiên về vi khuẩn khử sunphat, ngƣời ta đã nghĩ rằng vi khuẩn này là vi khuẩn kị khí nghiêm ngặt. Tuy nhiên, khoảng 20 năm trở lại đây quan điểm này đã thay đổi. Các nhà khoa học đã chỉ ra rằng vi khuẩn khử sunphat có khả năng chống chọi đƣợc với oxy. Theo báo cáo của Cypionka (2000), vi khuẩn khử sunphat không chỉ sống đƣợc trong môi trƣờng có oxy nhiều giờ mà thậm chí nhiều ngày và nhiều loài thậm chí có thể khử đƣợc oxy thành nƣớc. Quá trình này có thể thực sự là quá trình hô hấp khi kết hợp với quá trình chuyển hóa năng lƣợng. Ngƣời ta đã phát hiện thấy một số lƣợng lớn vi khuẩn khử sunphat trong các vùng hiếu khí và vùng ranh giới giữa hiếu khí và kị khí của các trầm tích. Hầu hết các loài vi khuẩn khử sunphat phân lập đƣợc từ những vị trí hiếu khí đều thuộc về hai chi Desulfovibrio và Desulfomicrobium. Theo Cord-Ruwisch và cộng sự, khả năng sống trong môi trƣờng có oxy của vi khuẩn khử sunphat có thể đƣợc giải thích nhƣ sau: Trƣớc hết hô hấp của các vi khuẩn hiếu khí sẽ tiêu thụ oxy để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình trao đổi chất của vi khuẩn khử sunphat. Đồng thời, H2S do vi khuẩn khử sunphat tạo ra là một chất khử, nó sẽ tác dụng với oxy ở điều kiện thƣờng làm giảm nồng độ oxy ở khu vực đó [Cord-Ruwisch và cs, 1987]. Mặc dù để có thể thích nghi với môi trƣờng, chúng có thể chống chọi với oxy. Tuy nhiên, do vi khuẩn này thƣờng sử dụng các sản phẩm lên men đƣợc tạo thành trong điều kiện kị khí nên chúng không thể có những thuận lợi trong quá trình cạnh tranh với vi sinh vật khác phát triển trong 9 môi trƣờng hiếu khí, do vậy, vi khuẩn khử sunphat vẫn là vi khuẩn kị khí [Cypionka, 2000]. Trong môi trƣờng hiếu khí, vi sinh vật dị dƣỡng có thể thực hiện quá trình chuyển hóa hoàn toàn hợp chất hữu cơ thành CO2. Tuy nhiên, trong hệ sinh thái kị khí thì sự chuyển hóa lại phức tạp hơn và đòi hỏi sự tƣơng tác của một lƣợng lớn các nhóm vi khuẩn khác nhau [Vosjan, 1982]. Mỗi nhóm vi khuẩn thực hiện một quá trình oxy hóa một phần hợp chất hữu cơ và sản phẩm chuyển hóa cuối cùng của chúng lại đƣợc đồng hóa bởi các thành tiếp theo của chuỗi thức ăn cho đến khi kết thúc quá trình oxy hóa [Gibson, 1990]. Vi khuẩn khử sunphat trong điều kiện kị khí thƣờng đƣợc nghiên cứu đặt trong mối quan hệ với hai nhóm vi khuẩn kị khí khác là vi khuẩn sinh metan và vi khuẩn khử nitrat. Các công trình nghiên cứu trên thế giới và tại Việt Nam đã cho thấy có mối quan hệ hội sinh của vi khuẩn khử sunphat và vi khuẩn sinh metan, nhất là trong điều kiện nƣớc biển và nƣớc vỉa dầu mỏ [Gibson, 1990; Lại Thúy Hiền, 1997]. Rõ ràng là vi khuẩn khử sunphat sống hội sinh với vi khuẩn sinh metan, khử không hoàn toàn các hợp chất hữu cơ có sẵn trong môi trƣờng thành axetat và chính nguồn axetat này lại là cơ chất cho các vi khuẩn sinh metan và các vi khuẩn sử dụng axetat sinh trƣởng phát triển [Gibson, 1990]. Còn mối quan hệ của vi khuẩn khử sunphat và vi khuẩn khử nitrat đang đƣợc các nhà nghiên cứu rất quan tâm vì có tính ứng dụng cao của nó [Voordouw và cs, 1996; Lysnes và cs, 2009]. Lysnes gần đây đã phát hiện ra chủng khử nitrat ƣa nhiệt phân lập từ giếng dầu vùng biển Bắc sử dụng cơ chất axit béo lại có khả năng sinh trƣởng trên những nguồn cơ chất ƣa thích của vi khuẩn khử sunphat. Điều này đã tạo cơ sở mở ra hƣớng ứng dụng mới: sử dụng nhóm vi khuẩn khử nitrat cho việc ức chế sự phát triển của vi khuẩn khử sunphat trong các giếng khoan bằng phƣơng pháp sinh học thay cho hóa học nhƣ hiện nay [Lysnes và cs, 2009]. 1.3.2. Phân loại vi khuẩn khử sunphat Vi khuẩn khử sunphat là nhóm vi khuẩn có sinh lý phức tạp nhƣng có đặc điểm chung là sử dụng sunphat (SO42-) làm chất nhận điện tử cuối cùng. Các loại vi khuẩn khử sunphat khác nhau thể hiện ở nhiều đặc điểm nhƣ hình thái tế bào, khả năng di động, khả năng hình thành bào tử, hàm lƣợng GC chứa trong ADN, desulfovibrin, hệ 10 thống cytochrome, nhiệt độ tối ƣu cho sinh trƣởng và khả năng trao đổi chất (oxy hóa hoàn toàn hay không hoàn toàn cơ chất) [Castro và cs, 2000]. Nhóm vi khuẩn khử sunphat có hình dạng tế bào rất đa dạng tùy theo từng chi (với kích thƣớc tế bào khoảng 0,3 - 1,5 µm x 0,8 - 10 µm): hình que nhƣ Desulfobulbus, Desulfotomaculum, Thermodesulfobacterium, Thermodesulfohabdus, Thermodesulfatator, hình dấu phẩy nhƣ Desulfovibiro, Thermodesulfovibrio, hình ovan nhƣ Desulfobacter, Desulfobacterium, hình cầu nhƣ Desulfococcus, hình túi Desulfosarcina, hình sợi nhƣ Desulfonema [Cord-Ruwisch và cs, 1987; Devereux và cs, 1989; Castro và cs, 2000]. Trong tự nhiên, vi khuẩn khử sunphat bơi tự nhiên hoặc bám vào giá thể nào đó, nhất là các mẩu sắt, ống sắt. Tùy loài mà chúng có thể đứng đơn độc hay kết đôi, hoặc xếp chuỗi ngắn, cũng có khi chúng tập hợp lại thành một đám lộn xộn [Irene và cs, 2006]. Một số loài vi khuẩn khử sunphat chuyển động nhờ tiên mao hoặc một chùm tiên mao, trong khi một số khác chỉ di động trong giai đoạn đầu của quá trình phát triển, sau đó khả năng giảm dần và mất hẳn. Một số khác lại không có khả năng di chuyển [Mandigan và cs, 2009]. Cho đến thời điểm này, đã có rất nhiều loại vi khuẩn khử sunphat đƣợc phát hiện và phân loại. Với sự phát triển của kỹ thuật phân tích trình tự gen 16S rARN kết hợp với các đặc điểm sinh lý trên đã xây dựng đƣợc cây phát sinh loài của vi khuẩn này. Cây phát sinh loài cho thấy sự đa dạng rất cao số lƣợng loài của nhóm vi khuẩn khử sunphat. Dựa trên trình tự phân tích rARN, vi khuẩn khử sunphat đƣợc chia thành bốn nhóm chính: vi khuẩn khử sunphat Gram âm ƣa ấm; vi khuẩn khử sunphat Gram dƣơng sinh bào tử; vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt và vi khuẩn khử sunphat cổ ƣa nhiệt [Castro và cs, 2000]. Nhóm vi khuẩn khử sunphat Gram âm ƣa ấm gồm hai họ lớn là Desulfovibrioaceae (gồm hai chi Desulfovibrio và Desulfomicrobium) và Desulfobacteriaceae. Họ Desulfobacteriaceae phong phú về số chi hơn với khoảng gần 10 chi nhƣ Desulfobulbus, Desulfobacter, Desulfobotulus, Desulfobacterium, Desulfonema…Điều thú vị của họ Desulfobacteriaceae chính là khả năng hình thành 11 cụm vi khuẩn giúp chống lại những điều kiện bất lợi của môi trƣờng nhƣ quan sát thấy ở Desulfosarcina hay khả năng di động cho phép chúng di chuyển đến những vùng có nhiều chất dinh dƣỡng hơn [Castro và cs, 2000]. Ngƣợc lại với nhóm vi khuẩn khử sunphat Gram âm ƣa ấm, nhóm vi khuẩn khử sunphat Gram dƣơng sinh bào tử có một số loài thích nghi đƣợc với môi trƣờng sống có sự thay đổi của nhiệt độ từ ấm lên cao do chúng có cơ chế hình thành bào. Tuy vậy, nhiệt độ tối ƣu cho sinh trƣởng của nhóm vi khuẩn này là từ 25 - 40oC, một vài loài có thể là từ 40 - 65oC. Đến nay chúng ta mới chỉ khám phá ra một chi Gram dƣơng có khả năng sinh bào tử duy nhất là chi Desulfotomaculum. Với khả năng hình thành bào tử khi gặp điều kiện sống khắc nghiệt nên chi Desulfotomaculum thƣờng đƣợc tìm thấy trong các môi trƣờng sống mà ở đó khó bắt gặp các chi vi khuẩn khử sunphat ƣa ấm khác (nhƣ các cánh đồng lúa nƣớc nơi có sự xen kẽ của điều kiện có oxy và thiếu oxy do sự thay đổi mùa nƣớc lên) [Castro và cs, 2000]. Hai nhóm vi khuẩn khử sunphat còn lại là nhóm vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt và nhóm vi khuẩn cổ ƣa nhiệt (Archaea) đều đƣợc phân lập tại các môi trƣờng có nhiệt độ cao nhƣ các giếng khoan sâu dƣới mặt đất có nhiệt độ lên tới 80oC. Các vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt chủ yếu là vi khuẩn Gram âm, thuộc các chi Thermodesulfohabdus, Desulfacinium, Thermodesulfobacterium, Thermodesulfatator và Thermodesulfovibrio [Castro và cs, 2000; Muyzer và Stams, 2008]. Mặc dù, nhóm này có nhiệt độ tối ƣu cho sinh trƣởng ở 55 - 75oC nhƣng chúng vẫn có thể sống ở nhiệt độ thấp [Nilsen và cs, 1996]. Các loài thuộc chi Archaeoglobus, Caldivirga và Thermocladium (đều đƣợc phân lập tại các hệ thống biển nóng) là những đại diện duy nhất của vi khuẩn khử sunphat trong nhóm vi khuẩn cổ Archaea [Castro và cs, 2000; Muyzer và Stams, 2008]. 1.3.3. Quá trình trao đổi chất và năng lƣợng Vi khuẩn khử sunphat thực hiện quá trình trao đổi chất và năng lƣợng của chúng trong điều kiện kị khí nghiêm ngặt và có thế oxy hóa khử Eh < -150 mV. Sự có mặt của oxy ảnh hƣởng tiêu cực đến sự phát triển của chúng. Nếu trong môi trƣờng có oxy thì chỉ một số ít loài có thể tiếp tục sinh trƣởng. Trong điều kiện kị khí, dựa vào 12 quá trình trao đổi chất, vi khuẩn khử sunphat đƣợc chia thành hai nhóm chính. Các loài thuộc nhóm thứ nhất tiến hành oxy hóa không hoàn toàn các hợp chất hữu cơ với axetat là sản phẩm cuối cùng. Đại diện của nhóm này có thể kể đến chi Desulfovibrio, Desulfobulbus, Archaeoglobus…. Các loài thuộc nhóm thứ hai oxy hóa hoàn toàn chất hữu cơ kể cả axetat thành CO2 nhƣ Desulfobacterium, Desulfococcus, Desulfonema, Thermodesulfobacterium… [Castro và cs, 2000; Magot và cs, 2000]. Hầu hết các loài thuộc nhóm thứ nhất sinh trƣởng nhanh hơn nhóm hai, trong khi các loài thuộc nhóm hai còn có thể hợp tác với các loài thuộc nhóm 1 bằng cách sử dụng axetat do các loài thuộc nhóm một thải ra trong quá trình trao đổi chất [Cord-Ruwisch và cs, 1987]. Vi khuẩn khử sunphat có thể sử dụng đƣợc nhiều loại cơ chất khác nhau (bảng 1.1) [Cord-Ruwisch và cs, 1987; Devereux và cs, 1989; Aeckersberg và cs, 1991; Rabus và cs, 1993; Hansen, 1994; Rueter và cs, 1994; Uberio và Bhattacharya, 1997; Muller và cs, 1999; Reichenbecher và cs, 2000; Labes và Schonheit, 2001; Pas và cs, 2001; Rios-Hernandez và cs, 2003; Aitken và cs, 2004; Cravo-Laureau và cs, 2004; Ommedal và Torsvik, 2007; Ahn và cs, 2009]. Một số chất này đƣợc nhiều chủng sử dụng trong khi một số chất khác lại chỉ có thể là nguồn năng lƣợng cho duy nhất một chủng. Chi Desulfovibrio và các chi khác thuộc nhóm vi khuẩn khử sunphat ƣa nhiệt Gram âm nhƣ đã nói ở mục (1.3.2) là những loài hẹp về cơ chất (chỉ gồm hydro, lactat, pyruvat), trái lại, chi Desulfotomaculum lại đƣợc biết đến là chi có khả năng sử dụng nguồn cơ chất rất linh động. Nó sử dụng rất nhiều chất làm chất cho điện tử cho quá trình sinh trƣởng và phát triển của mình [Castro và cs, 2000]. 13 Bảng 1.1. Các cơ chất vi khuẩn khử sunphat sử dụng trong quá trình sinh trƣởng Loại hợp chất Các hợp chất đƣợc sử dụng Chất vô cơ H2; CO2 Axit monocarboxylic Focmat; axetat; propionat; butyrat; isobutyrat; 2metylbutyrat; 3-metylbutyrat; 3-metylvalerat; pyruvat; lactat Axit dicacboxylic Succinat; fumarat; malat; oxalat; malenat; glutarat Rƣợu Metanol; etanol; propanol; butanol; pentanol; isobutanol; etylen glycol (mono-, di-, và tetra); 1,2propandiol; 1,3-propandiol; glyxerol Axit amin Glyxin; serin; alanin; cystein; cystin; treonin, valin; leuxin; isoleuxin; aspartat; glutamat; phenyl alanin Cacbonhydrat Fructoz; glucoz; mannoz; xyloza; rhamnoz; tinh bột Hydrocacbon Hexadecan, hexadecanoat, benzoat; 2-, 3-, và 4hydroxybenzoat; phenol; p-cresol; catechol; resorcinol; hydroquinon; phlorglucinol; pyrogallol; axit nicotinic; indol; quiolin; phenylacet; naphthalen, 2-methylnaphthalen; tetralin; xylen; toluene; ethylbenzen; ethylcyclopentan Các hợp chất khác Cholin; betain; oxamat; axeton; cyclohexanol; và một số các hợp chất vòng no khác Nhƣ vậy ta có thể thấy vi khuẩn khử sunphat sử dụng các loại cơ chất khác nhau từ những hợp chất hữu cơ đơn giản nhƣ hydro, lactat… cho đến những hợp chất phức tạp hơn nhƣ các hydratcarbon, hydrocarbon. Đặc biệt là trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu ngày càng phát hiện ra nhiều hợp chất hydrocarbon dầu mỏ