微生物与石油、化工和采矿业

石油，是重要的能源和化工工业的原料，它在工农业生产中起着举足轻重的作用。然而，由于长期的开采，贮量下降，许多矿井用常规技术已不能开采而被废弃。但事实上，地下油层60％为粘滞性强的油，常规开采对这部分油束手无策，只有白白地任其报废。过去，原油开采，在原石油气压下，一次采油只能采出存油的10％～20％，二次采油是加水或蒸汽加压后进行的，也只能采出 30％，而还有近 60％的贮油不能采出。如何才能把这部分油采掘出来呢？科学家们想尽了办法，最后他们把注意力集中到微生物上来，因为许多微生物能把长链烃降解为短链烃，使石油粘滞性减小，气压增加，从而可以提高出油率。因此，利用微生物可以第三次采油。
     美国在得克萨斯州一口40年井龄的油井中，加入糖密和微生物，然后密封。经微生物发酵后，井内气压上升，结果出油率比原来提高4倍，澳大利亚科研人员经过10年努力也开始利用细菌采油，使油井产油量增加 50％，英国人也作了这方面的尝试。使用微生物采石油可以使油井产量明显提高。1981年美国利用微生物技术多生产2000万桶的原油，价值达6亿美元。1989年原苏联《能源》杂志介绍了他们开发的利用微生物采油的新方法，这种方法是在钻井过程中，给油层注入细菌，改善水的排油性能，从而提高原油的流动性，使出油率提高。微生物在石油开采中的应用范围是比较小的，但微生物在化工工业中应用却极为广泛。我们知道，酒精这种重要的工业原料和溶剂过去一直是用微生物发酵法来生产的。
     本世纪50年代由于石油工业的发展，用石油裂解法制造酒精简便而低廉，因而很快取代了发酵法。但由于近几年来，石油资源枯竭日紧，油价上涨，又导致人们把兴趣转移到发醇上来。现在，就我国而言，年产酒精120万吨，其中90％是发酵法所产生的。不仅酒精可以用微生物发酵来生产，其他许多的化工产品都可以用微生物来生产。如甲醇、丙酮、醋酸、环氧乙烷、环氧丙烷、甾体甘油、脂肪酸、柠檬酸、乳酸、氨基酸以及某些高聚合物如聚羟基丁酸酯、生物塑料等等，可以说，微生物发酵产生化工产品大有取代现在的石油化工工业之势。而且，微生物发酵的产物对环境不会造成污染，而现在的许多石油化工产品已产生了公害。典型的例子就是塑料和合成橡胶，这些化工产品很难降解，而微生物产品则不同。
     现在许多国家的科学家都在寻找塑料和合成橡胶的微生物替代品。生物塑料便是这类替代品。生物塑料是微生物及有些植物产生的一种高分子物质。用这种高分子物质所制成的塑料具有与现在广泛使用的塑料一样的强度和韧性，但它们能溶于水，也容易被微生物所降解，不会造成污染。现在，世界上许多国家，如美国、英国、意大利、日本及我国的台湾地区都在竞相开发这种产品。不仅如此，其他的许多化学工业如造纸、工业酶，甚至化妆品都可以用微生物来参与生产。微生物在采矿业的作用也越来越被人们所重视。由于人们大量的开采，许多富矿都被开采贻尽，留下不少贫矿和尾矿，这些矿品位很低，采用一般的火法冶炼在经济上是不合算的。虽然这些贫矿、尾矿品位低，但它们总量极大，各种金属贮量远超过已开采的高品位矿。因此，开发前景还是很大的，但是，如何来利用这些矿呢？
     科学家发现，自然界中生活的一些细菌可以浸出许多种金属，如氧化硫硫杆菌、氧化硫铁杆菌等，它们能将铜、钴、镍、锰从矿石中浸出，甚至能将黄金、铀从矿石中“挖”出来。现在，美国用细菌浸矿所得的铜已占全美产量的10％，加拿大和美国用细菌浸矿法提炼的黄金占到10％，而澳大利亚则占到20％。加拿大用生物工程菌浸泡含铀的矿石得铀已达230吨。我国从1965年也开始了对铜、铀等金属的细菌浸出法试验，取得了一定成效。用细菌浸出法提炼金属，具有成本低，设备简单，投资省，工艺简单，不污染环境，回收率高等特点，因而倍受人们欢迎。可怕的生物武器微生物可以造福于人类，也可以带灾难给人类。战争的目的就是要最大可能地杀伤对方，从而取得胜利。鉴于微生物可以大规模引起人们发病，造成巨大伤亡的特点，历来有许多病原微生物就被战争狂人所青眯。1940年10月27日，几架日本飞机在浙江宁波上空盘旋了几圈，不是扔下炸弹，而是扔下了一些麦粒、破布及各种杂物，之后就飞走了。地面上的人感到纳闷——小鬼子搞什么名堂？几天后，灾难发生了。许多人传染上了致死的鼠疫，几天之内102人死亡。
     原来，日本飞机带来了感染有鼠疫杆菌的跳蚤，这些跳蚤空投到地面后很快叮到人体上去，从而引发了可怕的鼠疫。在这前后，日本飞机曾多次在浙江的金华、衢州和湖南常德地区大量空投这种带有鼠疫菌的跳蚤，结果造成这些地方鼠疫大流行。1943年，日军准备撤离华中地区时，石井四郎又派遣“731”远征队和驻南京的“荣字1646部队”相配合，大规模地散布细菌武器，使华中地区的水源、战略物资和粮食遭污染。此外，日军还将俘虏、平民作为病菌感染致病的活材料，并任意剖杀观察病变。日军细菌部队“731”在中华大地上犯下的罪行罄竹难书。1952年5月16日夜，美军飞机在朝鲜大同郡境内投下四包装蛤蜊的草包，企图投入当地一个蓄水池中，由于风大而落在一个山坡上。一家夫妇拾到这四个草包带回家误食，结果，晚上这对夫妇即上吐下泻，当晚便含恨而亡。事后检验发现是美军投下了带霍乱弧菌的蛤蜊。
     除此之外，美军还在朝鲜另外一些地方和我国的东北地区空投过带鼠疫杆菌、炭疽杆菌、伤寒杆菌和脑炎病毒的苍蝇、田鼠等东西。造成传染病的流行。上述的是日军和美军在侵华和朝鲜战争中的暴行。但这决不是日军或是美军的独创。早在1346年鞑靼人围攻热那亚人的卡发城及1763年英殖民主义征服北美洲的印第安人和意大利人征服非洲的埃塞俄比亚人时，就开始用传染病的方法了。1346年，鞑靼人围攻热那亚人固守的卡发城，攻了3年也没有把这座小城攻下。后来，鞑靼人想到了鼠疫，他们把患鼠疫而死的人的尸体扔进城中，结果使全城鼠疫大暴发，卡发城不战自破。1763 年 6 月，英殖民主义者大军侵入加拿大时遭到印第安人顽强的抵抗。于是，英军驻北美的总司令阿姆斯特丹变换了战术。