油藏表层下的原油生物降解是一种重要的改造过程[1]，能够带来重大的经济效益。在油藏表面的石油烃的好氧生物降解已经有很多文献记录了[2]并且早就有人认为含有氧和营养物的水快速注入油藏内对油藏内石油的生物降解是必要的[3]。在油藏内产生降解油的地方不大可能是有氧生境[4]，结合来自油田的几株厌氧微生物的鉴定[5]和烃的厌氧生物降解机制的发现，笔者认为厌氧生物降解过程可能也是存在的。但就世界上深层油藏里厌氧烃降解的范围争论还很激烈。此外，从已分离的菌株中还没有发现在深层油藏这样的条件下有烃降解能力的[8]。从来自全球海洋和湖泊（包括加拿大大面积的焦油沙滩）中77个可降解的石油样品中大部分样平分离到的代谢物指示了厌氧烃降解过程的存在。因而根据研究结果我们认为在可生物降解的油藏表层下厌氧烃降解是一个普遍过程
烃的好氧生物降解在很短的时间（short human timescale）内就可以被观察到因而多年来一直认为石油表层下的生物降解是好氧过程占主导。尽管有文献9描述过好氧生物降解油田，但即使所需大量体积的水能运输足够的氧解决所有无法抵抗的在大部分油藏中的地质学上的困难，即使快速流动的水能够冲进盆地，它也不能把氧运送到深层油藏[11]
第一株从油田水域中分离到的细菌就是厌氧菌，多年来俄国科学家就认为在深层油藏厌氧烃降解是主要过程[13]。表层下的水典型的厌氧水，并且不断有证据显示厌氧烃降解过程是可行的（eg 7及其引文和14），因此我们合理地预测油藏表层下烃降解是厌氧的。不管用何种方法，到目前为止，只有一株被鉴定的嗜热厌氧烃降解菌有潜在的生存于最深层可降解油藏的可能性，在深层油藏那种条件下还没有分离到任何显示有降解烃能力的细菌[8]。Magot和他的伙伴们[16]已经展示了通常发现于油田的各种各样厌氧菌。他们通过实验室和现场实验总结出厌氧菌完全负责大部分表层下烃的生物降解，产甲烷过程——一种严格厌氧过程，似乎普遍存在于被石油污染的蓄水层和水库[8、17]并且在生物降解过程中大概注定要产生大量的CO2[4]。这些结论结合在长时间才能发生的生物降解的可获得性，说明厌氧烃降解在大部分油藏中是一种普遍过程，虽然直接证据仍就难于发现[11]！
在过去20年里被厌氧微生物作为底物的烃就已经被研究过并有报告说鉴定出了代谢物和可能的代谢途径[6、7及其引文]。L’Haridon[18]和他的合作伙伴说在油藏中存在本源嗜热细菌和超嗜热古菌并认为原油样品的原位生物转化（可能是脂肪烃和芳香烃）和硫酸盐还原相关。很多实验室用脂肪烃、芳香烃和多环芳香烃作为底物用于各种不同的硫酸盐还原，从反硝化和产甲烷培养物分离到了琥珀酸盐—这是由额外添加延胡索酸盐到芳香烃里形成的-作为降解过程的起始反应物[6、7、19、20]。曾有报道琥珀酸盐作为在被石油污染的蓄水层的缺氧区发生饱和烃和芳香烃的生物降解的代谢物[21]。也有报道说在实验室里在硫酸盐还原条件下2-萘甲酸和还原的2-萘甲酸作为厌氧降解萘的代谢物[22];实验室研究显示用分离自被烃污染的蓄水层的硫酸盐还原富集培养物厌氧降解萘、2-甲基萘和四氢萘，并鉴定出2-萘酸和萘基-2-甲基琥珀酸是代谢途径中起始中间物，鉴定出还原的2-萘甲酸也是中间代谢物[23]（Fig.1）。研究发现被石油污染的蓄水层缺氧区也含有2-萘甲酸和还原的2-萘甲酸了，这就为厌氧降解提供了证据[21、24]。我们这里报告的是在世界范围内不同的石油系统中一大组可生物降解的油中鉴定出了这些代谢物
油藏中的生物降解需要利用水、营养物和烃来维持微生物的生长。发生的位置极有可能是在油藏中靠近油-水的接触处[4]。代谢物在代谢途径中存在的短暂性和极其少量的特性或许为分离和检测这些石油样品中的代谢物增加了难度，由于他们提高了水溶解度（相对烃而言），他们可能把油藏中的饱和水中的一部分物质分离到石油中。油藏中（含有能降解的石油）代谢物浓度也将会受到生物降解能力存在与否或是是否失活的影响。
这项研究分析了77个可降解石油样品中的含甲基的酸，这些样品有油藏中的可溶提取物、渗漏油和焦油沙，所有样品来源的海洋和湖泊泥板岩都被很好的研究过，世界上主要的石油盆地都用气质连用仪(GC-MS)分析过并且他们光谱也和已知的标准代谢物比较过了。七个可比较的非生物降解油也有类似的特征。这些油样被分成不可生物降解油和可生物降解油并且根据可降解程度（依据文献25提出的标准分析烃的分类情况）进行分级。简要的说，这些标准以某一特定烃半-梯式的消失为基准，并依据它们对生物降解的敏感性来定。n-烷烃是最敏感的，接着是简单的支链烷烃，反之，多环烷烃通常被认为是最有抗性的。因此，从等级0到10，等级0时未被降解的，等级1代表有一些n-烷烃的消耗，等级4代表n-烷烃的完全去除和开环类异戊二烯类似物的消耗，等级8代表有规则的类固烷受到破坏和类异戊二烷多环烃的分布发生改变等等。然而，油藏中不同的降解等级石油混合物常常相互冲突以致于这样的标准是相对的而非绝对的。
早期工作主要集中于寻找含有烷基和芳香基的琥珀酸盐代谢物，因为大量的报道显示这些物质可以作为饱和烃和芳香烃降解的厌氧标记，实验室研究和石油污染的渗水层的研究都说明了这一点[1、19、20、21]。在实验室水平作的厌氧烃降解实验已经完全鉴别出了这样代谢物[26]。然而，我们的研究试图确定这也存在于油藏中，但是得到的是非决定性的证据。这些存在短暂性的复合物似乎形成于代谢途径的起始过程，延胡索酸盐作为循环过程的一部分会再生[6、7]，暗示它们在油藏系统中不大可能被检测到，这是因为它们不再有降解活性，而在活性降解系统中如果样品发生在当前的生物活性区就可以被检测到。虽然琥珀酸盐不能被循环检测，研究发现77个样品中有52个含有2-萘酸，浓度从0.01到10p.p.m不等，更重要的是，在其中的40个样品中鉴别出痕量的还原型2-萘酸、5，6，7，8-四氢-2-萘酸和两个十氢-2-萘酸的异构体，浓度0.01-0.5p.p.m（表1）样品中代谢物的鉴别是通过分析比较质谱数据（把标准物共注入（co-injection）的方法来确定这些标准复合物的甲基酯）确定的（Fig.2）。为了研究像琥珀酸盐和还原萘酸等这些代谢物存在的可能性，如果存在，就以“限制性”生物标记的形式出现，如，从可降解油及其浸出物中提取的沥青质样品，在提取和分析几个油样的酸含量前就已经发生了皂化作用。虽然没有在任何一个皂化样品中检测到琥珀酸，可是我们确定了样品中含2-萘酸和（或）还原2-萘酸，这些代谢物以前也曾被检测到。
2-萘酸和还原性2-萘酸是在厌氧生物降解2-甲基萘和萘等的还原性代谢途径中产生的（Fig.1），并在原油中含有大量的前提物质，最后在油藏样品中沉积的量足以被检测到。通过对来自世界各地的七个非降解油的分析得知没有还原性的2-萘酸（油样在实验室中已经被好氧生物降解过了）[27]这就暗示这些复合物是厌氧烃生物降解完全专一产物。还不知道为什么所有被分析的可降解油都没有发现这些厌氧代谢物，可能只有在活性降解或最近降解的油藏中才能检测到。
虽然有报道说2-萘酸是2-甲基萘的好氧[28]和厌氧代谢物，5,6,7,8-四氢-2萘酸和十氢-2-萘酸的两个异构体是2-甲基-萘生物降解的专一厌氧代谢物[23,24]。通过对油藏中高分子羧酸的化学烃氧化也可以得到这些产物，如理论上通过热化学的硫酸盐还原要在相当高的温度条件下（通常是>>120℃）才能发生[29],然而这项研究中所用的可降解油藏样品的最高温度低于85℃并且油藏中并不存在高浓度硫酸盐。再结合这些酸的特异性，预示这些是生物氧化产物。
我们的研究结果，依据不同油藏的大量油样品（包括宽广的加拿大焦油沙带），因此可以肯定的是在某种程度上大部分油藏中的石油的生物降解可能完全是厌氧的，当然厌氧烃降解也可能是深层石油表层下生物降解的一种普遍机制，这在理解油藏生物降解条件上迈出了重要一步
方法
所有来自原油的烃含量都用硅胶色谱法分析获得的，己烷作为洗脱液，采用气相色谱和气质连用光谱法测定得到烃的分布类型数据用来为生物降解的程度提供信息，采用引文25的方法描述被降解的程度。
原油样品中酸的含量的测定采用引文30的方法，涉及的标准物2-萘酸（ Lancaster 合成），5,6,7,8-四氢-2-萘酸和十氢-2-萘酸。5，6，7，8-四氢-2-萘酸和十氢-2-萘酸没有成品的，因此我们分子氢和钯/石墨催化剂催化2-萘酸合成；采用核磁共振仪鉴定这些复合物然后和文献中记录的标准物的质谱数据进行比较。
