海洋溢油生物修复技术的研究进展

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1、中国工程建设标准化协会建筑给水排水专业委员会、中国土木工程学会水工业分会建筑给水排水委员会20周年庆典论文集海洋溢油生物修复技术的研究进展刘宝富1勇俊宝1赵淑梅2(1山东省建筑设计研究院；2青岛市市政工程设计研究院)摘要在各种油污染的清理技术中，生物修复以其高效、安全而广受推崇。利用生物修复技术处理受污海洋或海滩，是近十几年发展起来的高新技术。本文简要概述了国内外应用海洋溢油生物修复技术的研究现状；总结了生物修复技术的主要影响因素，并介绍了海洋溢油生物修复技术的三种措施：添加营养、接种微生物以及添加分散剂。关键词生物修复海洋溢油生物降解随着全球

2、范围大规模海洋石油开发和石油海运的迅速发展，大量的石油及制品进入海洋，据统计，全世界每年约有1．o×1010kg的石油进入海洋环境中，我国每年排入海洋的石油达1．15x108kg，并且呈增长趋势，某些海湾由于石油污染导致环境恶化、生物绝迹【1'2l。自20世纪90年代，生物修复技术逐渐成为石油污染治理方面的核心技术，取得了一些理论突破和重要成剁3，4】。国内的一些学者在该领域进行了大量的工作，但主要是针对受石油污染的土壤和地下水的生物修复。而对海洋石油污染的生物修复研究相对较少，目前研究主要集中在海洋降油菌的分离驯化方面。本文结合近年来国内外的

3、最新研究成果，对溢油后石油归宿、影响生物修复的因素和生物修复技术进行了阐述。1海洋环境中石油的归宿及降解机理石油在水体环境中得归宿比较复杂，进入水体后，石油可通过物理的、化学的和生物的过程从水体环境中除去。相对分子量低的烃类(C1-4210)通过蒸发进入大气，通过光化学氧化作用分解。相对分子量大的烃类通过水体中悬浮粒子吸附、沉降等过程进入沉积物中。水体中的石油烃和沉积物中的石油烃可通过微生物降解除去，微生物优先降解较短的直链烷烃和支链烷烃，然后降解长链烃，降解环烷烃和芳烃最慢15,6]。石油在水体中的变化可由图1表示r71，石油进入水体的变化过

4、程主要有溶解、蒸发、光化学氧化、颗粒物的吸附、表层水体混合乳化、微生物降解。这些过程受到环境条件诸如温度、盐度、溶解氧含量、风、浪、悬浮物含量、地理位置、油的化学组成、光照、微生物种群和氧化还原环境等的影响。从图中可以看出要实现石油物质的最终去除，微生物的降解起到非常重要的作用，它在石油的变化过程种起着终结者的作用。图l进入海洋中石油归宿示意图114中国工程建设标准化协会建筑给水排水专业委员会、中国土木工程学会水工业分会建筑给水排水委员会20周年庆典论文集微生物对石油中不同烃类化合物的代谢途径和机理不同【8'9】。饱和烃包括正构烷烃、支链烷烃和

5、环烷烃。通常认为，在微生物作用下，直链烷烃首先被氧化成醇，源于烷烃的醇在醇脱氢酶的作用下被氧化成相应的醛，醛则通过醛脱氢酶的作用氧化成脂肪酸，氧化途径有单末端氧化、双末端氧化和次末端氧化；相对正构烷烃而言，支链烷烃较难为微生物降解，支链的存在增强了烷烃的抗蚀能力，并且支链越多越大，被微生物降解的难度越大，支链烷烃的氧化还会受到正构烷烃氧化作用的抑制：脂环烃类的生物降解是环烷烃被氧化成一元醇，并在大多数研究的细菌中环烷烃醇的环烷酮通过内脂中间体的断裂而代谢，大多数利用环己醇的微生物菌株，也能在一些脂环化合物中生长：烷基取代的脂环化合物可能被氧化的

6、两个位置是侧链和脂环上，化合物的性质、微生物的属种和其他因素都将影响反应的初始位置。真菌和微生物都能氧化从苯到苯并葱范围内的芳烃底物。起初细菌借助加双氧酶的催化作用把分子氧的两个氧原子结合到底物中，使芳烃氧化成具有顺式构型的二氢二酚类，顺式一二氢二酚类进一步氧化成儿茶酚类，儿茶酚类在另一种催化芳环裂解的加双氧酶的作用下进一步裂解。与细菌相反，真菌则借助于单加氧酶和环水解酶的催化作用，把芳烃氧化成反式一二氢二酚类化合物。微生物降解石油烃这一技术已得到广泛应用，海洋溢油生物修复技术就是是基于上述机理利用海洋微生物将石油污染物降解为C02和H20，或

7、转化为无害物质的工程技术系统。2影响海洋生物降解的因素影响海洋溢油生物降解的因素通常有三类[10,11】：石油的组分；微生物种类和数量及环境因素。2．1石油的组分石油组分主要包括饱和烃、芳香烃、沥青和脂类四种。烷烃中支链越多越不易被降解；低分子量的芳烃其降解产物对海洋生物有害，且随着苯环数量的增加，微生物降解能力也随之降低；沥青中焦油成分较多，所以降解缓慢或很难被降解：脂类中含有氮、硫等成分，也属于难生物降解成分。降解速率通常来说，饱和烃>轻芳烃>多环芳烃>沥青>脂类。2．2微生物的种类和数量不同种类的微生物对石油烃的降解能力差别较大，同一菌株

8、对不同烃类的利用能力也有差别。Zobellll2]报道海洋中能降解石油类的微生物有70个属(其中28个属细菌，30个属真菌和12个酵母菌)，共有200