石油微生物中文资料综合打印版.docx

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石油微生物中文资料综合打印版

石油微生物中文资料-综合打印版

微生物采油是利用微生物的活动及其代谢物进行强化采油的技术[1～3]。

本文采用从油田水中分离出的菌种,以青海七个泉油田原油为研究对象,进行了较详细的室内实验研究,目的是弄清所筛选出的微生物对七个泉油田原油的作用及效果,以寻求提高该油田原油采收率的新途径。

结论：

1,原油受微生物作用后,族组分和分子结构都发生变化。

高碳数正构烷烃降解成低碳数烷烃;芳烃骨架不受影响,支链断裂;代谢产物有有机酸、气体和酮、醚类物质。

2,原油受微生物作用后物性变化较大,粘度、凝点、蜡含量均降低。

3,微生物提高原油采收率是多种因素协同作用的结果。

如短链有机酸可与岩石矿物反应,增大低渗透地层的渗透率,气体可以增加地层压力,产生的生物表面活性物质可改变岩石表面性质。

向廷生，何正国，佘跃惠等，微生物提高原油采收率的机理研究，石油勘探与开发，1998,25（4）：

53－57

[摘要]以地层微生物地化活动的活化作用为基础的提高石油采收率生物技术,在大港孔店油田做了先导性试验（2001～2004年）。

微生物的活化作用是通过注水井循环导入充气水和补充含N,P的矿物盐而获得的。

这项生物技术的使用引起地层微生物的活化,这个活化首先是在注水井的近井底区域,接着是在沿着水动力学方向一致的区域进行。

第一阶段,需氧烃降解微生物的活性增加,导致地层水碳酸氢盐和乙酸盐含量的增加;第二阶段,在缺氧区域甲烷产生菌被激活。

本源MEOR先导性试验表明,地层水中的微生物指标与生产井的产量有关,通过试验多采出16000余吨原油。

本源MEOR（微生物提高原油采收率）方法以地层本源微生物活性作用为基础,在注水中引入空气和磷酸盐以及含氮的矿物质。

第一阶段,需氧的和兼性厌氧的烃氧化菌被激活,由于重油的部分氧化,形成乙醇、脂肪酸、生物表面活性剂、CO2、多糖和其他组分,这些物质一方面是原油释放剂,另一方面用作厌氧微生物（包括甲烷产生菌）激活剂。

第二阶段,甲烷产生菌在厌氧层被激活,产生CH4溶于原油后,就会增加原油的流动性,进而提高石油采收率。

在详细调查大港油田孔二北断块本源微生物区系组成基础上,于2001年4月开展激活本源微生物提高原油采收率先导试验,在每年4～9月间循环注入含氮、磷源的充气水;到2004年底;取得了良好效果。

周玲革,佘跃惠,冯庆贤,激活地层本源微生物提高稠油采收率,石油天然气学报（江汉石油学院学报）,2005,27

（1）:

93-95

摘　要　用最大或然数（MPN）微生物计数法测定油田深度为1.0～1.5m地表土壤样品的甲烷氧化菌数量,结合气相色谱法测定土壤中甲烷氧化菌消耗甲烷的速率,来分析供试地区甲烷氧化菌的异常,推断地下天然气藏的分布。

甲烷氧化菌的数量与其活性具有正相关性,但不具有明显的规律特征。

甲烷氧化菌的数量明显高于背景值。

供试油田土壤的湿度、pH值和岩性对甲烷氧化菌的数量与活性影响不明显。

通过对油田20个测点土壤中甲烷氧化菌数量及相关井位的研究,结果表明甲烷氧化菌的数量可以作为指示天然气藏分布的指标。

试验油田东部及东南部为有利气勘探区。

该方法作为天然气勘探的一种辅助手段,具有快速、低成本的优点。

在地层压力的驱动下,油气藏的轻烃气体持续地向地表作垂直扩散和运移〔1〕。

土壤中以轻烃气体作为其唯一碳源和能源的专性微生物在油藏正上方的地表土壤中非常发育并形成微生物异常。

通过检测烃氧化菌的数量和活性,可以判断地表微生物异常,从而指示地下油气藏的分布〔2〕。

甲烷氧化菌属于一类特殊的烃氧化菌群。

它仅能利用C1化合物,而不能利用糖类或其它有机物,具有高度的专一性。

进行选择性培养可以将甲烷氧化菌从其它细菌中分离出来。

Hanson等综述了甲基营养菌的生态及其在甲烷物质循环中的作用〔3〕。

甲烷新陈代谢的过程由Leadbetter〔4〕首先提出。

已知微生物首先通过甲烷加氧酶活化甲烷,在有氧条件下生成甲醇,进一步氧化可生成甲醛。

甲醛可以被同化产生生物质或被氧化成CO2并产生能量。

天然气中98%以上是甲烷气,甲烷易于往地表扩散,甲烷氧化菌的异常可以指示地下矿藏的分布。

1.土壤样品的采集及其处理

　土壤样品采自位于江汉盆地边缘的湖北松滋油田,该油田系刚开发不久的新油田,钻井数量较少。

采样区域主要分布于农田或菜园,在设计的测网和测线点上钻孔取样。

野外测量采用卫星定位仪定点,测网间距为500×500m。

采集的土壤样品要保证不受污染,确保所采样品是从所要求的深度采样,采样层必须为氧化带。

由于该油田地下水位较高,应该在地下水位上采样,所以深度一般为1.2～1.5m。

样品应尽可能在10℃以下保存,带回实验室时后自然风干,研细后过100目筛。

称20g置于120mL的血清瓶中备用。

2.甲烷氧化菌培养基组成

　　甲烷氧化菌培养基:

KH2PO41.0g,Na2HPO42.9g,MgSO4·7H2O1.0g,KNO31.0g,微量元素溶液10mL,琼脂18g,蒸馏水990mL,pH6.8。

培养基配制后分装厌氧试管,每管4.5mL,用异丁基橡胶密封。

向廷生,周俊初,袁志华,利用地表甲烷氧化菌异常勘探天然气藏,天然气工业,,2005:

25（3）:

41～43

[摘要]在地层压力的驱动下,油气藏的轻烃气体持续地向地表作垂直扩散和运移。

土壤中以轻烃气体作为其唯一碳源和能源的专性微生物在油藏正上方的地表土壤中非常发育并形成微生物异常。

通过检测甲烷氧化菌及烃氧化菌的数量和活性,可以判断地表微生物异常,从而指示地下油气藏的分布。

传统的分析方法是采用经典的微生物分离纯化技术,操作过程烦琐,且工作量大。

因此研究新的微生物分离方法已成为微生物勘探技术推广应用的必然。

采集0.4m和1.5m深度油田地表土壤样品,探讨了不同的甲烷氧化菌分离方法;通过实验分离出了两株形态特异的专一性甲烷氧化菌,为甲烷氧化相关基因的克隆提供了材料。

并且用气相色谱对甲烷氧化菌活性进行了测定。

在地层压力的驱动下,油气藏的轻烃气体持续地向地表作垂直扩散和运移。

土壤中以轻烃气体作为其唯一碳源和能源的专性微生物在油藏正上方的地表土壤中非常发育并形成微生物异常。

通过检测烃氧化菌的数量和活性,可以判断地表微生物异常,从而指示地下油气藏的分布。

甲烷氧化菌属于一类特殊的烃氧化菌群。

它仅能利用C1化合物,而不能利用糖类或其他有机物,具有高度的专一性。

进行选择性培养可以将甲烷氧化菌（MOB）从其他细菌中分离出来。

Hanson等综述了甲基营养菌的生态及其在甲烷物质循环中的作用。

甲烷新陈代谢的过程由Leadbetter首先提出。

已知微生物首先通过甲烷加氧酶活化甲烷,在有氧条件下生成甲醇,进一步氧化可生成甲醛。

甲醛可以被同化产生生物质或被氧化成CO2并产生能量。

另一类可利用C2～C5轻烃作碳源的细菌在有微量烃类存在的环境中即可生长,这类细菌的专一性较差,除利用烃类外,也可利用多糖和其他有机物。

长期在微量轻烃环境中生长的微生物在C2～C5为碳源的培养基中也可以迅速生长;而在非轻烃环境中生长的微生物在C2～C5为碳源的培养基中需要一段适应期,生长缓慢。

利用这一差别可以检测土壤中轻烃的丰度。

C2～C5烃氧化菌的异常可指示地下油藏的分布。

天然气中98%以上是甲烷气,甲烷氧化菌的异常可以指示地下气藏的分布。

下面研究油田地表土壤甲烷氧化菌的分离鉴定及活性测定。

1　试验方法

1）样品采集　试验所用土样取自松滋油田,采样按无菌操作要求进行,采样深度分别为014m和115m。

共采集19个样品,带回实验室后于4℃低温保存。

2）土样预处理　取50g土样于无菌操作台晾干,并粉碎成细颗粒状（近粉末状）。

3）MOB的纯化　采用液体10倍稀释分离培养与固体10倍稀释滚管分离相结合的方法进行分离,采用固体斜面纯化分离培养物。

4）MOB活性测定　称取20g土样加入到干热灭菌处理的血清瓶中,盖上软塞并向其中注入5ml甲烷,盖上外盖于30℃恒温培养。

采用气相色谱检测甲烷含量,检测条件如下:

氢离子火焰检测器（FID）,进样量0.2ml,总流速40.8ml/min,柱流速1.6ml/min,柱温35℃,H2流速35ml/min,尾吹流速30.5ml/min,空气流速240ml/min。

4）固体斜面纯化培养的菌落形态观察　经过固体斜面纯化培养分离出两株MOB,形态特征为:

①青色菌落,类似于霉菌,椭圆形,个体很大,100倍油镜可见细胞核及处于双核状态的细胞;②白色菌落,培养基内部呈圆点状,露于空气中类似于霉菌,有纤维状菌丝体,中间有隔膜微球菌,二连球菌,链球菌,低倍镜下呈短杆状,链杆状。

1）通过对土样进行不同的选择性培养及随后的分离纯化工作,得到了两株形态特异的甲烷氧化菌,是否属于新的种属仍有待于进一步研究。

2）甲烷氧化菌活性测定实验表明在含水量很低的情况下（土样几乎呈粉末状）甲烷氧化菌对外源性甲烷的氧化能力非常有限。

3）筛分出的两株MOB中有一株菌落颜色呈青色,类似于霉菌菌落,但显微镜观察却发现该细胞形体很大且不能被革兰氏染色法染色。

处于芽孢态菌体。

4）经分离纯化所获得的另一株菌的单个菌落在显微镜下可观察到不同形态的菌体,有圆球状,二链球状,链球状及菌丝体状。

其分类学鉴定尚需深入的研究。

向廷生,汪保卫,油田地表土壤甲烷氧化菌的分离鉴定及活性测定,石油天然气学报（江汉石油学院学报）,2005,4:

324-328

[摘要]对从辽河海河油田稠油区块分离的能降解稠油的4株细菌与温度、pH值、矿化度、地层水和原油的配伍性及模拟驱油特性进行了实验研究。

结果表明,所优选的4种细菌在70℃都能较好生长;能生长的pH值范围为510～1110;一般在矿化度为8%～12%时均能生长;它们与辽河、江汉、南阳油田地层水的

配伍性都很好。

模拟试验表明,4种单一菌及混合菌种均能不同程度地提高稠油采收率。

微生物提高原油采收率,是将选择的微生物注入油层,随之它们在油藏内生存、代谢、增殖和运移,这些将有助于进一步降低在二次采油方法开采后留在油藏中的残余油。

已有的实验证实细菌对稠油有很好的降粘能力,表明微生物提高稠油采收率技术有巨大潜在应用价值。

目前人们正在把这种技术应用于难以开采的稠油。

然而由于地层条件常常限制微生物的生存,因此,在进入现场应用之前,必须充分研究油油的物理化学性质对微生物的生存、繁殖和代谢活动的影响。

本实验中所用油样分别取自辽河海河稠油区块、江汉王新斜3井和南阳井楼稠油区块。

菌种是取辽河油水样通过富集分离培养的,有4株单一菌和1株混合菌共5个菌种。

实验主要考查细菌在油层状况下的生长与对稠油的降粘能力。

室内实验模拟：

首先测试岩芯的特性参数,然后对原油饱和岩心用10%的NaCl溶液进行驱替,直到没有油驱出为止,测量驱出原油的体积;然后向岩心中注入菌液,注完后将岩心从夹持器中取出,置于50℃生化箱中培养72h;再用盐水驱替,驱替至无原油流出为止,记录二次驱出油体积;计算增产率。

实验结论：

1）实验所用的菌种的温度范围为40～60℃,在70℃也能较好生长。

2）实验菌种可在矿化度为8%～12%的范围内生长,其中1号菌在矿化度为14%时也能生长。

3）实验菌种生长适应的pH值范围较广,为510～1110,最适宜的pH值为810。

4）实验菌种与供实验用的辽河、江汉、南阳油田地层水与油的配伍性均好。

5）试验菌种能提高稠油采收率,且混合菌比单一菌的增产率要高。

这些菌种对于辽河、江汉、南阳等油田的稠油开采有较好的应用前景。

何正国，曾凡刚，向廷生等，提高稠油采收率的微生物菌种实验研究，江汉石油学院学报　2001年9月　第23卷　增刊，121-122

摘要:

通过分析港西油田北3区块油藏物理化学条件、地层水中微生物种群的组成、硫酸盐还原作用和产甲烷作用的速率,以研究该区块采用本源微生物驱油的潜力。

结果表明,港西油田北3区块含有多种微生物群落,包括产生表面活性剂的烃氧化菌,利用糖产生气体、酸、溶剂和生物聚合物的厌氧发酵菌和产生甲烷的产甲烷菌。

通过本源菌作用原油前后的红外光谱结果分析,原油中芳烃结构变化明显。

综合微生物学、油藏条件研究结果,通过激活地层烃氧化菌、发酵菌和产甲烷菌的本源微生物驱提高原油采收率技术在该区块是可行的。

向廷生,佘跃惠,N.T.Nazina等，港西油田北3区块本源微生物驱油潜力研究，河南石油，2005，19（5）：

33-35

摘要:

本源微生物采油不存在菌种适应性、变异退化等问题,减少了菌种的发酵、注入等操作程序,工艺简单、投资少、成本低。

应用本源微生物驱油技术可以改善油藏条件,提高原油最终采收率。

2001～2004年,在大港孔店油田北区块应用了营养物水驱生物技术。

根据油藏地质和工程、开发状况及生化参数分析结果,确定了注入混气营养物激活本源微生物生长来提高采收率试验方案。

对流体的理化参数监测以及生产动态跟踪和评价结果表明,试验是成功的,油藏生态环境发生明显变化,流体性质明显改善。

现场试验期间,累计增油17866t。

20世纪50年代,俄罗斯科学院微生物研究所以地质微生物学为基础,利用长期注水开发油田中带入地层的细菌,率先开展本源微生物提高石油采收率的研究工作。

通过20多年的深入研究,于80年代在俄罗斯4个油田的26个区块进行矿场试验,取得了增油55×104t的明显效果,积累了大量的室内实验和矿场试验的经验,使该项技术成为一项成熟的提高采收率技术[1～4]。

在利用现有工艺技术进行一次、二次、三次采油之后,还有40%～60%的原油滞留在油藏中未采出。

微生物采油（MEOR）是一种成本低廉的开采剩余油的有效途径,近10a来在国内外发展很快[5～7]。

据统计,俄罗斯采用聚合物驱油,增产1t原油的额外成本是30美元,而用本源微生物技术采油,增产1t原油的额外成本是5～10美元;我国大庆油田三次采油增产1t原油的额外成本约为200～300元,由此可知本源微生物驱（MEOR）在成本上的优势。

本源微生物提高采收率（MEOR）工艺对油藏环境无二次污染,对人体健康和环境无毒害,是一种绿色环保的工艺技术。

在全球能源日益紧张的今天,特别是能源严重短缺的中国,开展本源微生物驱（ME2OR）,对我国经济建设意义重大。

初步筛选出适合本源菌驱油条件的3个区块,优选出具有一定试验规模、油层相对单一、储层条件较好的孔二北断块为先导试验区。

对该油田先导试验区地层流体的取样分析认为,试验区具有很大的提高采收率潜力,可以采用生物技术提高原油采收率。

根据油藏地质和工程、开发状况及生化参数分析结果,确定了注入混气营养物的激活本源菌来提高采收率的试验方案。

（1）微生物活性导致原油氧化和生态系统物理化学特性的改变,水中可溶性碳酸盐的浓度从014～016gPL增加到017～1183gPL（1094-1、1017-7、1008-1、1050-3井）,在1017-2井中其浓度达到1183gPL。

（2）生物激活处理前,地层水中乙酸盐的浓度小于5mgPL,而生物激活处理后,低分子脂肪酸盐最大浓度超过了150mgPL（1008-1、1017-5、1017-3、1002-1、1015-1、1094-1井）。

（3）由于生物技术的应用,孔店油田23口生产井的4口井（1017-7、1008-1、1017-2、1094-1井）的产出液中原油产量增加,含水量减少,数口井（1015-1、1094、1032,1032-1、1012、63、1017-5、1050-3及其它井）的原油产量趋于稳定。

流体性质监测以及生产动态跟踪和评价结果表明,试验是成功的,油藏生态环境发生明显变化,流体性质明显改善,截至2005年生明显变化,流体性质明显改善,截至2005年2月,累计增油17866t。

向廷生,冯庆贤,佘跃惠等，本源微生物驱在大港高温稠油油田的现场应用，特种油气藏，2005，12（5）：

72-75

摘　要:

总结了地质微生物技术包括油气微生物勘探技术（MPOG）和本源微生物采油技术（MEOR）的理论基础和原理,简述了MPOG和MEOR技术的流程和主要特点等,评述了MPOG和MEOR技术在石油天然气勘探开发中的应用现状。

MPOG和MEOR技术的应用实践表明,加强基础理论研究,培养和造就一批拥有微生物学、生物化学、地球化学、石油地质学和石油工程学等多学科理论和技术的专门人才或者实现了这些相关学科人才的有效结合,发展中国自己的成套地质生物技术,必将对大幅度提高我国油气勘探成功率和采收率产生深远的影响。

20世纪后期,现代生物技术飞速发展,越来越广泛地渗透到科学和经济的各个领域,推动着社会生产力的发展和人们生活质量的提高。

在新的世纪里,这种发展趋势更加明显地展现在人们面前。

石油和天然气工业是国家重要的基础能源工业,其上游工程——石油和天然气勘探开发当前面临新的形势和发展机遇,提高石油和天然气勘探开发的效益已成为紧迫的任务,而研发和应用廉价而有效的生物技术是完成这一任务的一种新的技术手段。

近20年来,我国科学和工业界在研究和引进微生物采油技术（MEOR）方面取得了较好效果。

在中断了30多年之后,我国的微生物勘探技术（MPOG）研究又重新迈开了步伐,以往的实践为今后的发展打下了基础。

然而,生物技术在石油天然气勘探开发中的应用远未达到石油工业所期望的规模效益。

在油气勘探开发中生物技术的研究对象是地下生物圈中的地质微生物,包括地下浅层的土壤微生物和地下深层油气藏中的极端微生物。

研究这类微生物的多样性、生态环境、基因构成、代谢特性、地球化学过程与产物,利用土壤中烃氧化菌异常预测下伏油气藏,通过人工激活本源微生物的地球化学活性实现井间驱替来提高石油采收率等与地质环境下微生物地球化学作用紧密相关的生物技术称之为地质微生物技术（Geo-biotechnology）。

该技术具有明显的多学科性质或交叉学科性质。

只有造就了一批拥有微生物学、生物化学、地球化学、石油地质学和石油工程学等多学科理论和技术的专门人才或者实现了这些相关学科人才的有效结合,才可能创造出中国自己的成套地质生物技术,才能为提高我国石油天然气勘探开发的规模效益做出卓有成效的贡献。

本文试图对地质微生物技术在石油天然气勘探开发中的应用现状加以评述。

梅博文,袁志华，地质微生物技术在油气勘探开发中的应用，天然气地球科学，2004,15

（2）：

156-160

何正国，向廷生，梅博文等，微生物提高稠油采收率室内研究，石油钻采工艺，1999,21（3）：

95－101

[摘要]采用细菌通用引物和古细菌引物对青海七个泉油田本源微生物样品DNA进行扩增,根据基因库进行克隆和DNA序列分析,将测序结果通过与基因库进行比对,结果表明七个泉油田样品中有大量海杆菌属和甲胞菌属,样品中还发现存在产甲烷古菌及一些不可培养的其它古菌类群。

它们的分离方法、功能和生长代谢特性有待于深入研究,以便筛选用于提高该油田原油采收率的采油功能菌群。

[关键词]七个泉油田;本源微生物;基因文库;多样性

111　材料

所用材料包括:

取自青海七个泉油田七324油井井口油水样;试剂和仪器有酵母膏（YeastEx2tract）、蛋白胨（Typtone）、琼脂糖（Agrose）、DNA聚合酶和10′Buffer（博采公司）、V2geneDNA纯化试剂盒、PEMG2Teasyvector连接试剂盒（Promaga）、PCR仪、4℃水浴锅及凝胶成像UV系统。

16SrRNA基因PCR扩增引物[1,2]:

细菌:

F:

52AGAGTTTGATCCTGGCTCAG23;R:

52GGTTACCTTGTTACGACTT23;古菌:

F:

52TCCGGTTGATCCTGCCRG23;R:

52GGTTACCTTGTTACGACTT23。

佘跃惠,舒福昌，何正国等，青海七个泉油田本源微生物区系初步调查,石油天然气学报（江汉石油学院学报）,2005,27:

5

摘要:

在二连盆地马尼特坳陷哈日嘎构造进行油气微生物勘探,微生物勘探测网为750m×750m,由德国MicroPro实验室进行微生物分析并界定异常范围。

根据微生物识别出的石油异常分布可划分出3个明显的含油前景区,试验区仅2口探井,相对于现有的2口井而言,微生物油气勘探的符合率为100%,其效果是理想的。

图3表1参2（袁志华摘）

关键词:

油气微生物勘探;烃氧化菌;油显示

油气微生物勘探（MPOG）技术是一种新的地表油气勘探方法,可以预测非常规油气藏和深部油气藏,确定圈闭的含油气级别和油气分布,指明油气藏泄油气位置,具有直接、有效、多解性小而经济等优势,日益受到全球油气勘探界的重视[1,2]。

本文就二连盆地马尼特坳陷哈日嘎构造进行的油气微生物勘探情况和效果进行简介。

袁志华,梅博文,佘跃惠,二连盆地马尼特坳陷油气微生物勘探,石油勘探与开发,2002,29（6）:

64-65

摘　要:

在好氧及厌氧实验条件下发现,烃氧化菌和硫酸盐还原菌（SRB）的混合菌可以直接消耗原油,使原油的组分发生变化。

对经微生物处理后的原油进行了气相色谱分析,结果表明:

烃氧化菌可以降解原油,使轻组分相对减少、重组分相对增加;硫酸盐还原菌在厌氧条件下也可以降解原油,但与前者的结果是有差别的。

在塔里木盆地一些油气藏的地层水中检测到的硫酸盐还原菌的含量高达104个/ml.支持了这些油气藏中的H2S为生物成因的观点。

沉积物中的有机质可因生物、化学、热等因素而发生变化。

其中,微生物硫酸盐还原作用被认为是自然界中一种重要的使有机质发生蚀变的作用。

大量的地质实例显示,油气储层附近常含有高的H2S气体或黄铁矿、蚀变的烃类和由轻同位素组成的CO2气体或方解石胶结物[1]。

对于这种观察结果的解释一般是根据纯种的SRB所作的实验而得出的:

SRB只能发生在低于80℃温度和间接利用好氧微生物对烃类的代谢产物——有机酸的条件下[2]。

也就是说,微生物降解烃类要分两步进行。

首先,好氧微生物降解烃类,产生有机酸。

之后,厌氧的SRB利用有机酸而不是烃类作为其碳源和能源来生长和繁殖的。

然而,近年来的实验发现,SRB能直接利用原油作为其唯一的碳源和能源[3]。

显然,有必要通过进一步的实验来加以研究。

油藏中的硫化氢的化学来源有如下两种途径。

一种是有机原油组分作为还原剂的化学硫酸盐还原作用。

该作用需要在120℃温度下进行,反应中间产物可能是来自含氧硫化物的元素硫。

另一种化学来源可能是原油中有机硫化物的裂解。

细菌硫酸盐还原作用可产生高的分馏效应,一般在60℃以下进行。

近年来在生产流体中发现了极端嗜热硫酸盐还原菌,油藏温度可达到100℃左右。

在中温和极端嗜热培养物中,观察到了硫酸盐还原菌可利用原油作为自己唯一的底物。

从油田中分离出的硫酸盐还原菌可利用石油脂肪酸、微生物和化学作用形成的氢或好氧烃菌产生的极性化合物作为电子给体,