微生物滋生需要的营养物质有:1)水;2)碳源;3)氮源;4)能源;5)矿物质;6)生长因子。除生长因子外,其它都是所有微生物生长的必备营养物质。显然,水基切削磨削液具备微生物滋生的所有营养物质,是微生物滋生的理想场所。水基切削磨削液中的组分还可能兼具不同的营养效果,例如在乳化液中大量存在的矿物油和各种有机物添加剂既是微生物滋生的碳源,同时也能提供其生长的能源。乳化液中的有机碳源最多,所以乳化液更易滋生细菌,是造成乳化液稳定性低、寿命短的主要原因。
水基切削磨削液出现的微生物种属包括革兰氏染色阴性细菌(气杆菌属、假单胞菌属、布鲁氏杆菌属、变形杆菌属等),革兰氏染色阳性细菌(巴迭球菌、葡萄球菌、链球菌),霉菌(在合成液中更容易出现)和酵母等。实际上,微生物的滋生会形成菌落群体,包含种类繁多的各种菌体,图1显示了菌落中的多种菌体组合。
对菌落中微生物的归类命名繁多复杂,似无必要,但了解微生物滋生的生理特性无疑是有意义的。例如,按照微生物生长过程中对氧气的需求程度,分为专性好氧菌(有氧条件下生长)、专性厌氧菌(无氧条件下生长)和兼性厌氧菌。专性好氧菌具有完备的呼吸系统,能够利用多种营养物质,而好氧菌生长一方面为厌氧菌提供了食物条件,即其新陈代谢的产物构成厌氧菌食物,如图2所示;另一方面,好氧菌生长消耗了氧气,在菌落心部为厌氧菌生长创造了无氧条件,如图2所示。
图1 好氧菌和厌氧菌的新陈代谢过程
图2 好氧菌滋生所形成的低氧高硫环境
图1中的第一阶段,好氧菌代谢生成的糖和蛋白质,促进了第二阶段菌类即厌氧菌的繁殖生长,并进而促进了第三阶段的菌类生长,硫酸还原菌将S还原为-2价,生成有臭味的H2S。图2中,好氧菌生长消耗了氧气,在菌落心部,氧气含量极低,促进了厌氧菌的繁殖生长,硫含量是和氧成反比,在这种环境下,硫酸还原菌会滋生,生成产物H2S。