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1、 海洋石油污染的生物修复环境 092陈倩倩 0911520216 摘要：石油污染已成为海洋环境的主要污染,对海洋及近岸生态环境造成严重的危 害。微生物降解是去除海洋石油污染的主要途径。以下内容主要是讲石油降解微 生物的种类、影响石油生物降解的因素、生物降解机理、应用实例及应用展望。 关键词：海洋、石油污染、生物修复 引言 石油工业的迅速发展带来了许多环境问题。在原油开采、运输、加工等过程 由于事故、不正常操作及检修等原因，会引起石油的溢出、泄漏、沉降及排放， 使周围水体遭受严重的污染。为减轻海洋石油污染和保护海洋环境，除了要加强对海洋石油开 采和海上 运输的管理外，还要不断加强对海洋石油污染的
2、治理。调查表明,海洋沉积物中 油的自然去除是很缓慢的, 油沉积物会保持很多年。人工治理石油污染有物理、 化学和生物的方法。 物理方法如围油栏、吸油船和吸着材料等化学方法如消油剂、凝油剂 等用物理方法消油，很难去除海表面油膜和水中溶解油。而用消油剂实际上是 向海洋中加入人工合成化学污染物。用细菌可以清除海表面油膜和分解海水中溶 解的石油烃，同时具有化学方法所不可比拟的优点。微生物的石油降解能力是对 石油污染进行生物修复的生物学基础，直接决定生物修复的效率，被认为是海洋 石油污染的根本方法。 1 石油降解微生物的种类 大量研究表明，石油降解微生物广泛分布在海洋环境中。迄今为止，已查知 能降解石油中
3、各种烃类的微生物共100余属，200多种，它们分属于细菌、放线菌、 霉菌和藻类。 （1）细菌 降解石油的有假单胞菌属、黄杆菌属、棒状杆菌属、节 杆菌属、不动杆菌属、小球菌属、弧菌属等属种的某些菌株。 （2）放线菌 降解 石油常见的放线菌为诺卡氏菌属和分支杆菌属。 （3）霉菌 常见的降解石油的霉 菌有曲霉、青霉、枝孢霉等属中的菌株。 （4）酵母菌 有假丝酵母、红酵母、球 拟酵母、酵母菌属等的菌株。 （5）藻类及蓝细菌 近年来发现蓝细菌与绿藻可降 解芳烃，一种颤藻在有光的条件下可氧化萘，还有些颤藻可利用联苯，栅藻中的 某种可利用正十七烷。 2.影响石油生物降解的因素 取决于油的化学组成、微生物的种
4、类和数量以及环境参数，如温度、营养盐、陆 源污染物、盐度、海流、氧含量等。 2.1油的物理状态 在石油类的生物降解过程中，微生物生活于水相中而作用 于油水界面，所以烃类的可溶性直接影响其微生物的降解率。当浓度非常低时， 烃类是可溶的，但是大多数溢出的原油远远超过其可溶限度。另外，扩散的程度 也部分决定了可被微生物菌群利用的石油表面积。石油化学组分不同也明显地影 响其被降解的速率。在各组份中，饱和烃最容易降解，其次是低分子芳香族烃类 化合物，高分子芳香族烃类化合物、树脂和沥青质则极难降解。不同烃类化合物 的降解率是：正烷烃支链烷烃低分子芳香烃多环芳烃。石油烃类化合物成分的差异直接影响其生物降解速
5、率，低硫、高饱和烃的粗油最易降解，高硫、高 芳香烃类化合物的纯油很难降解。 2.2微生物的种类 石油降解微生物的种类和数量对海洋中石油烃的降解有明 显影响。不同微生物种类对石油烃的降解能力差别较大，同一菌株对不同烃类的 利用能力也有较大的差别，一般情况下，混合培养的微生物对石油烃的降解比纯 培养快。石油污染能够诱导降解石油的微生物种群的生长，未受到石油污染地区 的石油降解菌不到01，但在受污染地区的石油降解菌的比例和数量明显上升， 污染程度越重细菌数量越多，说明石油污染能够使石油降解菌发生富集。 2.3温度 温度能明显影响烃类的降解速率温度对烃类氧化菌降解石油的影 响包括两个方面：一方面是温度
6、直接影响细菌的生长、繁殖和代谢；另一方面温 度能影响石油在海洋中的理化性质。提高温度，可促进石油中一些对细菌有害烃 类的挥发，同时也可增加石油的乳化程度，因而有利于细菌对油类的降解。故环 境中的每一种微生物都只能在一定的温度范围内生长，有其生长繁殖的最适温度、 最低温度、最高温度和致死温度。 2.4营养盐 在海洋石油的生物降解过程中，由于石油中含有微生物能利用的 大量碳源，海水和海滩中有足够的微量元素，所以N和P成为主要的限制因子。 2.5氧 一些实验证明在厌氧条件下微生物能降解烃类，但在大多数情况下， 厌氧时烃类的生物降解作用比好氧条件下慢得多。石油中各组分完全生物氧化需 消耗大量的氧。 2
7、.6陆源污染物 美国 Brittany 海岸石油泄漏研究发现，该地区石油烃的生 物降解速度比其他地区快，原因是大量农用氮肥和磷肥进入该海域，为降解微生 物提供了丰富的营养物质。农药则对河口环境中微生物降解石油有抑制作用。 3 生物降解机理 3.1烷烃的微生物降解 烷烃的代谢机理是脱氢作用、羟化作用和氢过氧化作 用。通常正烷烃的生物降解是由氧化酶系统酶促进行的, 首先烷烃氧化成相应的 伯醇, 然后经由醛转化成脂肪酸, 脂肪酸通过-氧化降解成乙酰辅酶A, 后者进 入三羧酸循环, 分解成CO2 和H2O, 并释放出能量, 或进入其它生化过程。最常 见的氧化是烷烃末端甲基氧化；有些微生物攻击链烷的次末
8、端，在链内的碳原子 上插入氧。生成仲醇后进一步氧化，生成酮，酮再代谢为酯，酯键裂解生成伯醇 和脂肪酸。醇接着继续氧化成醛、教酸，羧酸则通过一氧化进一步代谢。不具 备末端甲基的环烷烃由类似于上述次末端氧化的机制进行生物降解。 3.2烯烃的微生物降解 微生物对烯烃的代谢主要是产生具有双键的加氧氧化物或 环氧化物，最终形成饱和或不饱和的脂肪酸，然后再经一氧化进入三羧酸循环 而被完全分解。 3.3芳香族的微生物降解 芳香烃由加氧酶氧化而邻位或间位开环。邻位开环 生成己二烯二酸，再氧化为一酮己二酸，后者再氧化为三羧酸循环的中间产物 琥珀酸和乙酰辅酶A。间位开环生成2一羟己二烯半醛酸，进一步代谢生成甲酸、
9、 乙醛和丙酮酸。多环芳烃的生物降解，先是一个环二羟基化、开环，进一步降解 为丙酮酸和CO2，然后第二个环以同样方式分解。 3.4环烷烃的微生物降解 环烷烃的生物降解有两种途径，在自然界中类似烷 烃次末端氧化机制可能是最主要的生物降解途径。在利用环己烷羧酸和其他脂环 化合物作为选择性底物分离出的33种微生物中，除了一种微生物以外都是通过 一氧化途径利用底物的。 4 生物修复的实例及应用展望在海洋石油污染生物降解基础上发展起来的生物技术在海洋石油污染治理中 发展潜力巨大，并且已取得一系列成果，如20 世纪 80 年代末美国成功修复 Exxon Valdez油轮石油泄漏。但目前仍然存在一些问题，如见效慢，受理化及环 境因素影响较大，前期研究困难且费用昂贵。参考文献: 1陈建秋，中国近海石油污染现状、影响和防治 J. 节能与环保. 2002(03) 2杨超，海洋石油污染生物修复的探讨 西北民族大学学报（自然科学版）.20 08(09) 3宋志文，夏文香，曹 军.海洋石油污染物的微生物降解与生物修复.生态学杂志,2004, 23( 3) : 99-102 4李丽, 张利平, 张元亮. 石油烃类化合物降解菌的研究概况 J. 微生物学 通报, 2001, 28( 5): 89- 92.
