海洋石油污染生物修复技术
12 海 洋 信 息 年 2008
生物修复是指生物催化降解环境污染物,减
少或最终消除环境污染的受控或自发过程。生物
修复的基础是自然界中微生物对污染物的生物代
谢作用,由于自然界生物修复过程一般较慢,难
以推广应用,因此一般指人为条件下的生物修
复。 20 世纪90 年代以来,生物修复技术在石油
污染治理方面逐渐成为核心,取得了理论突破和
重要成果[1]...
12 海 洋 信 息 年 2008
生物修复是指生物催化降解环境污染物,减
少或最终消除环境污染的受控或自发过程。生物
修复的基础是自然界中微生物对污染物的生物代
谢作用,由于自然界生物修复过程一般较慢,难
以推广应用,因此一般指人为条件下的生物修
复。 20 世纪90 年代以来,生物修复技术在石油
污染治理方面逐渐成为核心,取得了理论突破和
重要成果[1]。国内学者也做了大量工作,但主要
为石油污染土壤和地下水的生物修复研究[2],对
海洋石油污染的生物修复研究相对较少。
海洋环境中石油的归宿和转化过程1
石油烃在海洋环境中的转化过程和归宿受物
理、化学和生物作用的影响。低分子烃类( C15以
下 )受蒸发影响进入大气,在大气中受光化学氧
化、降解后,能以原来的形式回到海洋的数量极
少。进入海洋的石油烃经海空输移,可减少一半
以上。海面油膜能进行光氧化作用,而
面海水
中油组分也可进行光氧化降解,这种转化对于芳
烃和杂环芳烃有较大作用。生物转化可分为两个
方面:一是海洋微生物对石油的降解作用;二是
海洋生物对石油烃的摄取作用。微生物降解石油
烃的速率主要与微生物的种类、数量及其介质温
度有关,与石油组分的性质和分散程度有关,分
散程度大,降解速率大。海洋植物也能富集和降
解海水中的部分石油烃。
吸附和沉淀作用可使海洋中的石油进入沉积
物中,途径常有 3 种: 由于轻组分挥发和溶(1)
解使残留物密度增加,从而生成固态小球下沉。
油膜或分散的油滴附着在悬浮颗粒上而沉降(2)
到海底。 溶解的石油烃吸附在固体颗粒物上(3)
沉积。向海底迁移的速度主要与海水中固体颗粒
物的沉积速度有关。进入沉积物的石油烃又会受
底泥微生物的降解。然而,由于沉积物中缺氧,
又不易受到阳光照射,降解速率比海水中慢。
石油降解微生物主要分布于近海、海湾等石
油污染严重地区,这些地区石油降解微生物的数
量多。石油降解微生物的数量和石油的多少无
关,而与细菌数量有关,即海水中养分多,则细
菌数量多,相应地石油降解微生物也多。因此,
在远洋由于营养贫乏,石油降解微生物很少,一
旦受污染,不易消除,后果严重。降解石油微生
物通常生长在油水界面上,而不是油液中。
生物修复中的主要影响因素2
石油的理化性质2.1
石油烃生物降解的程度取决于油的化学组
成、微生物的种类和数量以及环境参数。石油在
海水中存在的物理形式对石油的生物降解有很大
影响。液态芳烃在水—烃界面能被细菌代谢,但
收稿日期: 年 月 日2007 12 15
资金项目:天津科技支撑
重点项目( )07ZCKFSF02000
海洋石油污染生物修复技术
毛天宇 ,1 2,刘宪斌1,李亚娟 ,1 2
( 天津科技大学 天津市 交通部天津水运工程科学研究所 天津市 )1. 300457 2. 300456
摘 要 石油泄漏是海洋环境的重要污染物之一,生物修复技术已逐渐得到广泛应用。本文 从海洋石油污染
物的来源、转化过程、降解机理和影响生物降解因素等方面,论述了生物技术对泄漏入海的石油类污染物的
处理技术经验,以及国内外对于生物修复海洋石油污染取得的成果和存在的问
。
关键词 海洋 石油 污染 生物修复技术
海洋环境保护
第 期 毛天宇 刘宪斌 李亚娟:海洋石油污染生物修复技术 3 13
固态时很难被利用。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[3]。
微生物种类2.2
石油降解微生物的种类和数量对海洋石油烃
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
能力差别也较大,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
微生物种群生长,未受石油污染地区的石油降解
菌不到 1 %,但受污染地区石油降解菌比例和数
量明显上升,说明石油污染能富集石油降解菌。
环境参数2.3
温度。温度影响烃类的降解速率。一是2.3.1
温度直接影响细菌的生长、繁殖和代谢;二是温
度能影响石油在海洋中的理化性质。提高温度,
促进了石油中一些细菌对有害烃类的挥发,也增
加了石油的乳化程度,有利于对油类的降解。
营养盐。在降解过程中,由于石油含有2.3.2
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,所以氮和磷成为主要的限制因子。
氧。一些实验证明在厌氧条件下微生物2.3.3
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[4]。石油中各
组分完全生物氧化需消耗大量的氧。据测算 1 g
石油被微生物矿化需 3 ~ 4 g 氧。所以在石油严
重污染的海域,氧可成为石油降解的限制因子。
陆源污染物。美国2.3.4 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[5]。农
药则对河口环境中微生物降解石油有抑制作用。
海洋石油生态修复技术应用实例3
20 世纪 80 年代末美国成功修复 Exxon Valdez
油轮石油泄漏,开创了生物修复在治理海洋污染
中的应用。受污染的海面和海滩通常可采用 3 种
方式进行修复: 投加表面活性剂,增加石油(1)
与海水中微生物的接触面积; 投加高效降解(2)
石油的微生物,增加微生物的种群数量; 投(3)
加氮、磷等营养源,促进土著微生物对石油的降
解[1]。由于表面活性剂可能具有毒性并在环境中
积累;引入高效降解菌不能对土著微生物保持长
久竞争优势,同时会引起相应的生态和社会问
题,不同学者对是否应投入高效微生物及其是否
在生物修复中起作用意见不一,因此对投加营养
盐进行石油污染海洋环境生物修复研究相对较
多。目前主要有 种形式: 缓释型。该类营养3 (1)
盐具有合适的释放速率,通过海潮可缓慢释放营
养物质。 亲油型。亲油肥料可使营养盐“溶(2)
解”到油中,在油相中螯合的营养盐可以促进细
菌在表面生长。 水溶型。该类产品会被海水(3)
溶解,可以解决下层水体及沉积物的污染问题。
存在的问题4
生态问题4.1
不同学者对是否应投入高效微生物以及高效
微生物是否在生物修复中起作用意见不一[6]。 人
为改造生态系统,引进外来生物而造成的生物入
侵问题已不胜枚举。因此应在采取生物修复法解
决海洋石油污染问题前重点评估生态破坏问题。
营养盐的二次污染问题4.2
营养盐是常见的陆源污染物。如果海域发生
大规模石油污染,大范围的营养盐投入,一般会
因投入量过剩而造成某种程度的富营养化。
由于经济的迅猛发展,石油资源运输量会增
加,海洋石油污染更加严峻。采用生物修复技术
进行海洋石油污染清除,值得进一步研究。
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海洋环境保护
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