绪论
1.1 概述
众所周知能源是人类社会持续发展的基础，在世界经济不断高速发展，世界人口急剧增加和人民生活水平大幅度提高的时代，全世界对能源的需求量越来越大，导致能源的供需矛盾持续升级，而化石燃料是不可再生能源，因此新能源和替代能源的开发对人类社会的持续发展显得尤为重要。根据美国能源信息管理局预测，全球石油需求量将以每年 1.9％的速度增长，按照现在的石油消耗速率，世界已探明原油储量只能维持 45 年，天然气只可维持 66 年[1]。改革开放以来，我国社会可持续发展面临的主要问题是能源的供需矛盾，而石油供需问题是这一矛盾的主体。
我国石油储量与其它国家相比十分有限，尤其进入二十世纪以来，依赖进口石油解决能源供需矛盾的问题越来越严重。改革开放以来，我国国民经济以平均年增长 10%左右、原油消费量以 7%左右的速度增长[2]。我国是一个贫油国，现每年生产石油 1.8 亿吨左右，现在每年消耗石油 3.5 亿~4 亿吨，不得不大量进口石油。2007 年我国进口原油 1.63 亿吨，2010年进口原油已达到 2.6 亿吨[3]。如此大的原油缺口如果完全依赖进口解决，将受制于人，从国家安全的角度考虑风险很大。
因此能源问题不仅涉及到经济发展问题，也涉及到国家安全问题。并且我国石油总储量有限，按目前得开采水平只能维持 15 年左右，迫切需要寻找替代能源，开发新能源作为石油资源的替代品，降低石油单一主导地位势在必行。油页岩作为一种已经开发利用近二百年的有机矿物，在经历了其利用历史上的辉煌与低谷后又重新受到大家的重视。很多专家指出，油页岩资源势必将会是替代石油的重要能源矿产。因为全世界的油页岩储量非常丰富，并且页岩油的性质十分接近石油，许多用油与炼油设备无须改造，就可以直接使用页岩油。全球油页岩储量折合成页岩油为 4750 亿吨，比石油可采储量 1600 亿吨高 3 倍左右。我国油页岩储量也很丰富，据 2006年国土资源部的调查储量为 7199 亿吨，折合页岩油 476 亿吨，仅次于美国位列世界第二位。我国探明油页岩主要分布在吉林省、辽宁省和广东省。吉林省的油页岩探明的储量约 174.27 亿吨，主要分布在农安、桦甸和汪青的罗子沟，预计资源量 499 亿吨。广东省油页岩资源主要产在茂名，预计资源量为 132 亿吨。辽宁省油页岩主要分布在抚顺，预计资源量 109 亿吨。其它省份也有少量油页岩分布。
1.2 论文研究背景
1.2.1 低品位油页岩的赋存现状及危害
1) 我国油页岩品级划分的发展
一般地，国际上通常以每吨油页岩能产出 0.25bbl(即 0.034t)以上页岩油的油页岩称为油页岩矿，或者将产油率高于 4%的油页岩称为矿。刘招君等将油页岩的定义如下[8]：油页岩(又称油母页岩)是一种高灰份的固体可燃有机矿产，低温干馏可获得页岩油，含油率>3.5%，有机质含量较高，主要为腐泥质、腐殖腐泥型和腐泥腐殖型，其发热量一般＞4.lkJ/g。此外关于油页岩的定义还有多种，但是主要都是以含油率的高低作为区别油页岩的主要标准，含油率也作为油页岩品级划分的重要依据。油页岩用途广泛，根据油页岩含油率的不同具有不同的用途，因此对油页岩品位分级显得尤为重要。我国目前对含油率的测定均是以铝甑干馏测定值为标准，含油率是评价油页岩品位最重要的标准，前苏联学者按照油页岩含油率不同将油页岩分为三个等级标准，分别是：高品位油页岩：含油率一般在 20%到 40％，有时在 45%以上。
有机质含量占30～45%，主要是腐泥质或腐殖-腐泥质。氮含量低，<1.5％，发热量为 8.4～19.0MJ／kg。这种油页岩可用于生产化工原料，可不经洗选而直接燃烧．中品位油页岩：油页岩油产率 10~20%，有机质组分大多是腐泥和腐殖质混合组成。低含油率页岩；油页岩页岩油产率低于 10%，有机质古量只占 l0～15%，主要是腐泥-腐殖质，大多数油页岩均属于这一类。根据苏联油页岩的含油率划分，我国高品位页岩只有桦甸四层，中品位油页岩除煤以外，只有小峡、桦甸六层、依兰(富矿)，我国绝大部分页岩均归属于低品位油页岩。我国油页岩大多属于低品位油页岩，部分为中含油率页岩，针对我国油页岩特征在工业生产中将页岩油产率下限定在 6%，当页岩油产率在 3.5%~5%时可称作油页岩，但暂无工业价值，这种油页岩无法得到有效利用，大多以固废的形式大量堆积，造成巨大的资源浪费与环境污染。而页岩油产率在 3.5%以下时，不应列为油页岩。
2) 我国低品位油页岩的赋存现状
从油页岩品级划分和我国油页岩资源现状可知，我国油页岩含油率普遍偏低，有大量难以直接开发利用的低品位(含油率＜6%)油页岩矿藏[12]，例如，吉林农安地区(至今为止国内最大的油页岩矿，总储量达到 160 亿吨)油页岩平均含油率仅 5.5％：辽宁抚顺矿区油页岩储量约为 35 亿吨，其中含油率 6％以上达到抚顺式干馏炉生产要求的只有 9.14 亿吨占总量的 26％，其余 74％的油页岩为低含油率油页岩难以直接利用[13]，造成巨大的资源浪费与严重的环境污染。
第 2 章 高效浸矿菌株的筛选与鉴定.............33
2.1 材料与方法 ............... 33
2.2 硅酸盐菌的筛选与鉴定 .............. 34
2.3 产酸菌的筛选与鉴定 .............. 38
第 3 章 高效浸矿菌株浸矿特性及浸矿效果研究.................48
3.1 测试方法 ............. 48
3.2 油页岩基本性质 ................ 48
3.3 硅酸盐菌浸矿特性及浸矿效果研究 ................... 49
第 4 章 高效浸矿菌的浸矿机理及提高页岩油产量机理研究 ...............63
4.1 样品制备及检测方法 .............. 63
4.2 硅酸盐菌浸矿及提高页岩油产量机理研究 ............. 64
4.3 产酸菌浸矿及提高页岩油产量机理研究 .............. 74
结论
本文以吉林省的低品位油页岩为研究对象，针对油页岩中主要矿物组成成分筛选目的浸矿菌株，展开了关于微生物浸矿技术对油页岩中矿物质的去除机理研究，微生物浸溶作用提高油页岩品位与页岩油含量的作用机理的研究，并在室内与场地分别进行了堆浸实验研究。提出了微生物浸溶废弃低品位油页岩生态资源化这一全新的处理油页岩的技术方法。通过大量采集菌源，成功筛选到一株高效硅酸盐菌与一株高效产酸菌，并相应进行了浸矿特性与效果研究，得到以下结论：
1) 通过广泛采集菌源，利用选择性培养基和平板稀释涂布法，成功筛选出两株高效硅酸盐菌和高效产酸菌；通过 PCR-DGGE 技术，对两株高效硅酸盐菌进行鉴定，鉴定结果显示 2 号菌为巨大芽孢杆菌，6 号菌为胶质芽孢杆菌；对高效产酸菌进行鉴定，鉴定结果显示产酸菌为氧化亚铁硫杆菌。
2) 针对两株菌进行浸矿特性研究，确定了硅酸盐菌的最佳浸矿条件为： pH=7.5，浸矿时间 7d，29℃，矿浆浓度 15%，装液量 100ml，转速 150r/min；产酸菌的最佳浸矿条件为：pH=2，浸矿时间 5d，29℃，矿浆浓度 10%，装液量 100ml，转速 150r/min。
参考文献
[1] 黄志新，袁万明，黄文辉，Paul Eizenhoefer. 油页岩开采技术现状[J]. 资源与产业，2008，(06)：22-26.
[2] 刘丛茹，贾世阳，岳春彤，王克峰. 油页岩干馏产燃料油和液化石油气的创新工艺[J]. 辽宁化工，2010，(06)：604-608.
[3] 庄芮. 石油进口持续增长对我国经济安全的影响[J]. 世界经济研究，2005，(06)：16-22.
[4] 陈会军. 油页岩资源潜力评价与开发优选方法研究[D].吉林大学，2010.
[5] 牛继辉，陈殿义. 国外油页岩的地下转化开采方法 [J]. 吉林大学学报: 地球科学版， 2006， 36(6)：1027-1030.
[6] 钱家麟， 王剑秋， 李术元. 世界油页岩开发利用动态——记美国第 27 届国际油页岩会议 [J]. 中外能源， 2008， 1(13)：11-15.
[7] 王慎余，许家朋，王振海. 我国油页岩资源开发利用状况及发展对策[J]. 中国地质经济，1992，(05)：18-21.
[8] 刘昭君，董清水，叶松青，等. 中国油页岩资源现状 [J]. 吉林大学学报: 地球科学版， 2006， 36(6)：869-873.
[9] 赵隆业，陈基娘，王天顺. 我国油页岩的成分和品级划分[J]. 现代地质，1991，(04)：423-429.
[10] 刘招君， 杨虎林. 中国油页岩[M]. 北京: 石油工业出版社， 2009.