微生物降解海洋石油污染物的研究文献综述
2020-04-05 13:03:57
石油是非常宝贵的能源。随着世界对石油及其制品日益增长的需求,石油开采逐渐由陆地发展到海洋。在海上开采、运输、装载以及利用石油的过程中,溢油事故日渐增多。2010年4月,美国墨西哥湾再次发生溢油事件,成为美国历史上最为严重的石油污染事件。据统计,海洋中石油污染的发生次数约占所有海洋污染次数的80%,海洋石油污染已经成为世界性公害之一。随着人们对海洋环境的日益关注,海洋石油污染及其防治已成为人们急需解决的问题。目前,海洋石油污染的治理方法主要有物理机械法、化学法和生物法等。物理机械法和化学法普遍存在除油不彻底和容易造成二次污染的问题,而生物降解法具有处理费用低、治理效果好、对环境影响小、无二次污染等优点,体现出其他方法无法相比的优越性。因此,研究石油污染物生物降解的技术和方法对海洋石油污染的治理具有重要意义。在生物法治理石油污染的领域中,已经分离了许多优势石油降解菌,并研究了菌株降解石油的影响因素。
1.菌种概述
1.1烃类微生物概述
能够降解(氧化)石油烃,或以石油烃为其碳源的微生物称为烃类微生物。截止1983年,已发现有75个属的微生物能够直接降解(或辅氧化)一种或多种石油烃,其中细菌39属、真菌19属、酵母菌17属。
烃类微生物广泛分布于海洋的各个角落,但其种类和数量,则因时间、地点和环境条件的不同有较大的差异。一般来说,细菌的数量大于真菌和酵母,近海烃类微生物的数量高于大洋,表层水膜和海底沉积物的菌量高于水体,油污水域的菌量大于非油污水域。在油污水样中,每毫升海水的菌量可高达103~106,每毫克沉积物菌量可达106~109。因此,烃类微生物的菌量往往可以反映环境受油污的情况。
1.2烃降解菌
石油烃降解菌是指可以利用石油烃作为生长底物的菌群。这类细菌在注水井及近井地带最为丰富,是注水地层中微生物食物链的启动环节。烃降解菌可以通过自身的代谢作用产生分解酶,裂解重质烃类和石蜡,降低原油粘度,改善原油的流动性能。烃降解菌还可代谢产生表面活性剂、聚合物、有机酸、醇类和二氧化碳等有利于驱油的产物。石油烃降解菌大部分为好氧菌,即烃氧化菌。代表性菌株有微球菌、节杆菌、红球菌和盐杆菌等。Nazina T.N 等从Kazakhstan和West Siberia油田分离到嗜热的烃氧化菌。菌株杆状、运动,内生芽孢,严格好氧,生长温度为40~70℃。最适生长条件:pH6~8,温度55~60℃,NaCl浓度5~10gPL。该菌鉴定为嗜热嗜油芽孢杆菌。
1.3发酵菌
嗜温、嗜热和极端嗜热发酵菌构成了油藏环境的一个重要微生物群落。从油田水中分离出的具有嗜盐特性的厌氧微生物主要属于盐厌氧菌属 ,包括乙酰乙基拟盐杆菌, H.congolense及油田水盐厌氧菌。这三种菌中度嗜盐,最佳生长盐浓度为10%NaCl。H.congolense在底物利用范围上不同于其他两种,它利用碳水化合物发酵产生乙酸而不产乙醇。
由于大多数油田具有高温特征,分离到的嗜热发酵菌比嗜温发酵菌要多得多。一般嗜热厌氧菌研究也较广泛,主要是其热稳定酶的工业潜力。从103℃的热油田中分离到极端嗜热微生物,人们对此越来越感兴趣。从热的低盐度的油藏中经常会分离到热厌氧杆菌属微生物。从法国一热的陆相油藏中分离到一株热硫化氢热厌氧杆菌。