糖脂類(lèi)生物表面活性劑——鼠李糖脂、海藻糖脂和槐糖脂的研究和應用最多，特別是它們在石油開(kāi)采、原油污染修復、油田防腐等方面的室內和現場(chǎng)應用研究效果。一方面，生物表面活性劑可以降低油水混合物的表面張力，剝離地層巖石表面原油，增大原油的流動(dòng)性，提高油水混合物的運移效率，達到提高原油采收率的目的。另一方面，生物表面活性劑可以增強原油污染土壤中疏水烴類(lèi)污染物的生物可利用性。石油中大分子量烴類(lèi)如多環(huán)芳烴(PAHs)等難溶于水相，會(huì )牢牢地吸附在固相土粒上而難以降解。生物表面活性劑能有效地解除這種吸附，使石油烴分散成液滴，并進(jìn)一步降解，從而促進(jìn)石油污染的生物修復，減少其對環(huán)境造成的污染與破壞。

在微生物修復石油污染中的作用機制

隨著(zhù)石油生產(chǎn)量和消費量的不斷提高，石油類(lèi)物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境所造成的污染問(wèn)題日益嚴重。由于人類(lèi)對環(huán)境以及人類(lèi)社會(huì )可持續發(fā)展的重視，生物修復已成為凈化石油烴類(lèi)污染物的主要方向之一。該技術(shù)本質(zhì)是微生物以石油烴類(lèi)作為生長(cháng)基質(zhì)，將其分解代謝為CO2和水，減輕其對環(huán)境的影響。由于不同開(kāi)采地區的原油組分差別較大且生產(chǎn)過(guò)程不同，所以隨之形成的石油烴化學(xué)成分也相差較大，因此，生物降解石油烴類(lèi)污染物的速率也有明顯差別。

近年來(lái)，許多學(xué)者在微生物修復石油污染中引入糖脂類(lèi)生物表面活性劑來(lái)提高石油烴的降解率。糖脂類(lèi)生物表面活性劑促進(jìn)微生物對石油烴的降解有其獨特的機制：①降低菌體周?chē)橘|(zhì)的表面張力、菌體細胞壁與烴類(lèi)分子之間的界面張力，增大石油烴溶解度，增強混合力，使疏水性物質(zhì)更多地與菌體和O2接觸，從而提高微生物對疏水底物的生物利用度，使其更易被生物降解；

②與細胞膜相互作用。在不破壞細胞膜結構的條件下對細胞膜進(jìn)行修飾，該修飾主要使蛋白質(zhì)組成發(fā)生改變，或使脂多糖減少，從而引起細胞壁疏水性的增加，進(jìn)而促進(jìn)微生物細胞對烴類(lèi)的攝取。

微生物在烴類(lèi)環(huán)境下的細胞結構明顯不同。胞內的烴類(lèi)物質(zhì)累積，在其外部形成特殊的膜狀復合物導致外表面變得不規整，出現褶皺。在表面活性劑的作用下，細胞壁的外表面出現一種特殊的吸收系統，將膠團直接運至與膜結合的酶系統或運入細胞內部。研究鼠李糖脂在銅綠假單胞菌NY3代謝烴過(guò)程中的生理作用時(shí)發(fā)現，在該過(guò)程中鼠李糖脂會(huì )造成菌體表面脂多糖的減少，而細胞中疏水性物質(zhì)含量增加，菌體細胞Zeta電位明顯降低，表面負電荷增加，菌體表面斥力增加，這使得菌體在培養體系中更易分散，增加其與疏水性物質(zhì)烴類(lèi)的接觸機會(huì )，從而提高烴類(lèi)降解率。在研究鼠李糖脂促進(jìn)菌體代謝正十六烷過(guò)程時(shí)亦發(fā)現：菌體表面脂的多糖含量減少；掃描電鏡結果顯示在代謝初期，鼠李糖脂可促進(jìn)菌體自身蛋白合成，隨后胞內蛋白含量趨于穩定，在代謝后期，胞內蛋白含量降低，說(shuō)明鼠李糖脂明顯加快十六烷的傳質(zhì)速度。糖脂類(lèi)生物表面活性劑除具有上述功能外，其具有的可生物降解性、低毒性、應用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)亦使其在表面活性物質(zhì)的選擇中脫穎而出。

在提高原油采收率方面的作用機制

我國大部分油田都具有低孔、低滲和非均質(zhì)性強的特點(diǎn)。因此，如何更加高效地開(kāi)發(fā)油藏資源，成為目前亟待解決的問(wèn)題。雖然已經(jīng)開(kāi)展了調驅、聚合物驅等應用研究，但因采出液含有較高濃度的聚合物，導致乳液穩定性高，油水分離難度大，嚴重影響采出液的脫水和原油的外輸，同時(shí)加大污水的處理難度，也增加了成本，而微生物采油是利用微生物或其代謝產(chǎn)物提高原油產(chǎn)量的一種綠色采油方式，能有效地緩解油田“零排放”的環(huán)保壓力。

糖脂類(lèi)生物表面活性劑作為微生物代謝產(chǎn)物的一種，其作用對象主要是油藏孔隙中的殘余油和剩余油，可有效降低界面張力，降低喉道處油滴的毛細管壓力，減小油滴運動(dòng)阻力，改變巖石表面的潤濕性，同時(shí)還可以提高混合流體的滲流能力，所以也能降低啟動(dòng)壓力和注水壓力，提高驅油效率，從而提高原油采收率，在三次采油領(lǐng)域具有廣闊的應用前景。提高原油采收率的原理主要有以下幾點(diǎn)：

①調節油水極性，降低油水界面張力。糖脂類(lèi)生物表面活性劑吸附于油水界面上，可降低油水界面的表面張力。油水混合物界面張力越小，殘余油和剩余油的混合物液滴越易聚集，聚集后的油水混合物流動(dòng)性增強，在油藏孔隙中越容易運移。

②增強巖石潤濕性。油水混合物流經(jīng)親油油層時(shí)，混合物中的油相很容易吸附在巖石表面上，從而降低了油水混合物的流動(dòng)性。糖脂類(lèi)生物表面活性劑可以使油藏中的親油巖石轉變?yōu)橛H水巖石，降低巖石表面對油水混合物的吸附力，減小油水混合物在油藏孔隙中流動(dòng)時(shí)損失的能量，從而增強油水混合物在油藏孔隙中的驅替效率。

③乳化作用。糖脂類(lèi)生物表面活性劑溶入油水混合物后會(huì )吸附在油水界面上并形成乳狀液體。乳狀液體不易吸附在油藏中的巖石表面上，從而增強油水混合物的流動(dòng)性，使其在油藏孔喉中更好地聚集并且運移。

④改變原油在油藏空隙中的運動(dòng)特征和性能。由于原油是非牛頓流體，其黏度隨剪切應力變化而變化，同時(shí)，原油中的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)和石蠟等高分子化合物易形成空間網(wǎng)狀結構，該結構在原油流動(dòng)時(shí)被破壞，且其破壞程度與流動(dòng)速度有關(guān)，當原油靜止時(shí)又重新恢復網(wǎng)狀結構。糖脂類(lèi)生物表面活性劑可吸附在瀝青質(zhì)上，增強其溶劑化外殼的牢固性，減弱瀝青質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用，削弱原油中的大分子網(wǎng)狀結構，從而降低原油的極限動(dòng)剪切應力，提高采收率。

⑤提高表面電荷密度。糖脂類(lèi)生物表面活性劑吸附在油滴和巖石表面上，提高表面電荷密度，增加油滴與巖石表面之間的靜電斥力，使油滴更易被驅替介質(zhì)帶走，從而提高采收率。