看不見的“打工族”悄然修復(fù)石油污染

石油是非常寶貴的能源和化工原料，但在石油生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)、煉制、加工和使用過(guò)程中，由于井噴、泄漏、檢修等原因，都會(huì)有石油溢出和排放，導(dǎo)致原油污染土壤、地下水、河流和海洋。2010年4月20日，位于墨西哥灣的深水地平線鉆井平臺(tái)發(fā)生原油泄漏并爆炸，導(dǎo)致11名工作人員死亡、17人受傷，至少56萬(wàn)噸原油流入墨西哥灣，被公認(rèn)為工業(yè)史上最大的石油泄漏事故，造成了巨大的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)損失。

石油泄漏到環(huán)境中，會(huì)對(duì)人體和環(huán)境造成哪些危害呢？首先，石油進(jìn)入土壤后會(huì)影響土壤的通透性，阻礙植物根系的呼吸和營(yíng)養(yǎng)成分的吸收，而且無(wú)法被土壤吸附的成分會(huì)滲入地下，污染地下水。其次，石油中的多環(huán)芳烴具有致癌和致畸作用，會(huì)通過(guò)食物鏈在動(dòng)植物體內(nèi)逐級(jí)富集，嚴(yán)重危害人體健康。此外，石油泄漏在海洋中，石油組分會(huì)使藻類等浮游生物急性中毒死亡，可以影響魚卵和魚類的早期發(fā)育，大量溢油使鳥類翅膀沾有油污不能飛翔，失去御寒能力。因此，為了應(yīng)對(duì)可能或已經(jīng)發(fā)生的事故，防范和治理石油污染成為環(huán)境保護(hù)的重要任務(wù)之一。

微生物修復(fù)是利用功能微生物群促進(jìn)或強(qiáng)化微生物代謝功能，從而達(dá)到降低有毒污染物活性或?qū)⑵浣到獬蔁o(wú)毒物質(zhì)的目的。功能微生物群是天然存在或人工培養(yǎng)的，是一群看不見的“打工族”。由于微生物個(gè)體小、繁殖快、適應(yīng)性強(qiáng)、易變異，還可隨環(huán)境變化產(chǎn)生新的自發(fā)突變株，也會(huì)通過(guò)形成誘導(dǎo)酶產(chǎn)生新的酶系，具備新的代謝功能以適應(yīng)新的環(huán)境，從而降解和轉(zhuǎn)化那些“陌生”的化合物。

微生物修復(fù)作為一種新興實(shí)用的污染物治理技術(shù)，具有成本低、效率高、消耗少、對(duì)環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn)，正逐步成為石油污染治理的熱門技術(shù)。而選擇優(yōu)良的微生物菌種，是微生物修復(fù)取得良好效果的前提，目前已發(fā)現(xiàn)100多個(gè)屬、200多種微生物，能夠氧化降解一種或多種石油烴類。雖然各種微生物對(duì)于石油污染物的降解方法、理化反應(yīng)不盡相同，但基本途徑卻是類似的：石油類物質(zhì)被微生物細(xì)胞膜吸附；石油類物質(zhì)進(jìn)入微生物內(nèi)部；石油類物質(zhì)參與微生物生理反應(yīng)，微生物進(jìn)行酶促反應(yīng)，將石油類物質(zhì)分解成為CO2、H2O及無(wú)污染無(wú)毒物質(zhì)。

微生物修復(fù)的主要方法包括生物刺激和生物強(qiáng)化。

生物刺激法是人為通入氧氣和加入氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，來(lái)刺激石油污染環(huán)境中的土著菌，從而提高微生物的活性、數(shù)量和生長(zhǎng)速率。氧氣和營(yíng)養(yǎng)物的供給是否充足將直接影響它對(duì)烴類的降解能力，“缺氧”和“營(yíng)養(yǎng)不良”的微生物對(duì)石油烴的降解作用會(huì)被抑制。

生物強(qiáng)化技術(shù)主要包括外源微生物的生物強(qiáng)化和內(nèi)源微生物的生物強(qiáng)化。外源生物強(qiáng)化法是將篩選和培養(yǎng)后具有降解能力的優(yōu)良菌株投加到石油污染環(huán)境中，其能否與土著菌種競(jìng)爭(zhēng)，成為優(yōu)勢(shì)菌種是外源生物強(qiáng)化技術(shù)的關(guān)鍵。內(nèi)源生物強(qiáng)化技術(shù)是由日本科學(xué)家Ueno等在2007年首次提出的，主要是從石油污染環(huán)境中分離具有石油降解能力的土著菌種，并將其“隊(duì)伍擴(kuò)大”后重新投加到石油污染環(huán)境中。

總體來(lái)說(shuō)，在石油污染的治理過(guò)程中，應(yīng)注意把物理、化學(xué)處理技術(shù)與生物修復(fù)技術(shù)相結(jié)合。

我們相信，微生物修復(fù)技術(shù)的進(jìn)一步研究與應(yīng)用，必將對(duì)國(guó)內(nèi)石油工業(yè)的發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的實(shí)施產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。

（作者系中國(guó)科協(xié)培訓(xùn)和人才服務(wù)中心工程師）