微生物在海洋石油污染中的应用讲义资料

微生物在海洋石油污染中的应用目录1.海洋石油污染的起因2.海洋石油污染的过程3.海洋石油污染的危害4.微生物降解石油的原理5.降解石油微生物的种类6.影响降解效果的因素7.微生物降解石油的应用前景1.海洋石油污染的起因、过程及危害1.1海洋石油污染的起因地球表面被各大陆地分隔为彼此相通的广大水域称为海洋，其总面积约为3.6亿平方公里，约占地球表面积的71%，海洋中含有十三亿五千多万立方千米的水，约占地球上总水量的97%。石油进入海洋途径主要由以下几个方面：①炼油厂将含油废水经河流或直接注入海洋；②油船漏油、排放和发生事故；③海底油田在开采过程中的溢漏及井喷；④大气中的低分子石油烃沉降到海洋水域；⑤海洋底层局部自然溢油。蒸发

石油在扩散和漂移过程中，轻组分通过蒸发逸入大气，其速率随分子量、沸点、油膜表面积和厚度而不同。含碳原子数小于12的烃在入海几小时内便大部分蒸发逸走，碳原子数在12～20的烃的蒸发要经过若干星期，碳原子数大于20的烃不易蒸发。蒸发作用是海洋油污染自然消失的一个重要因素。通过蒸发作用大约消除泄入海中石油总量的1/4～1/3。氧化

海面油膜在光和微量元素的催化下发生自氧化和光化学氧化反应，氧化是石油化学降解的主要途径。扩散、蒸发和氧化过程在石油入海后的若干天内对水体石油的消失起重要作用，其中扩散速率高于自然分解速率。溶解

低分子烃和有些极性化合物还会溶入海水中。正链烷在水中的溶解度与其分子量成反比，芳烃的溶解度大于链烷。一般溶解和蒸发的都是低分子烃。乳化

石油入海后，由于海流、涡流、潮汐和风浪的搅动，容易发生乳化作用。包括两种形式：油包水乳化和水包油乳化，前者较稳定，能长期在水面上漂浮；后者较不稳定、易消失。油溢后如使用分散剂有助于水包油乳化的形成，加速海面油污的去除，也加速生物对石油的吸收。沉积

海面的石油经过蒸发和溶解后，形成致密的分散离子，聚合成沥青块，或吸附于其他颗粒物上，最后沉降于海底，或漂浮上海滩。在海流和海浪的作用下，沉入海底的石油或石油氧化产物，还可再上浮到海面，造成二次污染。3.海洋石油污染的危害3.1对环境的影响①海面形成的石油膜阻碍大气与海水之间的气体交换，影响了海水对电磁辐射的吸收、传递和反射。②覆盖在极地冰面的油膜，会增强冰块吸热能力，加速冰层融化。③海面和海水中的石油会溶解卤代烃等污染物中的亲油组分，形成其他污染。④石油污染会破坏海滨风景区和海滨浴场。3.2对生物的危害①油膜减弱了太阳辐射透入海水的能量，会影响海洋植物的光合作用。②油膜沾污海兽的皮毛和海鸟羽毛，使它们失去保温、游泳或飞行的能力。③油污会干扰生物的摄食、繁殖、生长、行为和生物的趋化性等能力。④受石油严重污染的海域还会导致个别生物种丰度和分布的变化，从而改变群落的种类组成。⑤高浓度的石油会降低微型藻类的固氮能力，阻碍其生长，致其死亡。⑥沉降于潮间带和浅水海底的石油，使一些动物幼虫、海藻孢子失去适宜的固着基质或使其成体降低固着能力。⑦油污能使许多动物的胚胎和幼体发育异常、生长迟缓。⑧油污还能使一些动物致病,如鱼鳃坏死、皮肤糜烂、患胃病以至致癌等。⑨油污可进入地下水系，直接污染地下水源，影响居民用水和农田灌溉。⑩石油中一些致畸致癌物质还可通过食物链的生物富集作用危害人类健康。3.3对水产业的影响①海洋石油污染会改变某些经济鱼类的洄游路线；②沾污鱼网、养殖等器材和渔获物；③粘油污的鱼、贝等海产食品，难于销售或不能食用。4.微生物降解石油的原理石油是多种烃类组成的混合物，包括烷烃、环烷烃和芳烃等。在石油烃类中，直链烃类最易被氧化，芳烃和环烷烃的氧化较难。微生物对直链烃的氧化有多种方式：单末端氧化、双末端氧化等。其中单末端氧化是最主要的方式。如对正链烷的氧化：首先在单氧化酶系的酶促下，将氧和烃反应生成相应的醇和水，然后醇在脱氢酶的作用下被氧化成相应的醛和酸。脂肪酸再通过β氧化和三羧酸循环进一步氧化成二氧化碳和水。以环己烷为例。通常一些微生物只能将环烷变为环己酮，另一些微生物只能将环己酮氧化开链而不能氧化环己烷，两类以上微生物的协同作用下将污染物彻底降解——共代谢。苯是芳烃的代表，微生物对苯的氧化，首先是在氧化酶系的作用下，将氧的分子加到苯环上形成邻苯二酚，然后经一系列酶促反应，相继生成β-酮基己二酸、琥珀酸等。烃类被微生物氧化后，约有20～70％的组分转化为微生物细胞的组分。5.降解石油微生物的种类微生物在海洋石油的降解过程中发挥了重要作用。我们把能够降解（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。细菌——假单胞菌、棒杆菌属、微球菌属、产碱杆菌属等放线菌——诺卡氏菌等酵母菌——假丝酵母等霉菌——青霉属等藻类——蓝藻和绿藻烃类微生物广泛分布于海洋的各个角落，其种类和数量因时间、地点和环境条件不同而异。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，菌量可高达103～106/L。因此，烃类微生物的菌量往往可以反映水体中油污的量。6.影响降解效果的因素微生物对石油烃的降解取决于：①原油的组分、数量、物理特性和油污方式；②微生物的种类、数量及生理特性；③海域的温度、氧含量、营养盐、盐度、海流和pH等。环境因素，既影响微生物的生长和代谢活动，也影响石油入海后的理化特性