微生物修复在海洋污染处理中的应用

微生物修复在海洋污染处理中的应用
作者：罗奥
来源：《中国科技纵横》2018年第24期
摘要：生物修复是利用微生物的代谢作用来降低污染物浓度，在大面积污染问题的处理上，生物修复技术有着良好的作用。

本文以海洋污染为出发点，针对海洋污染的来源、特点进行阐述与分析，并以赤潮污染、石油污染、农药污染、重金属污染、病原菌污染为例，探讨微生物修复在海洋污染处理中的应用。

关键词：微生物修复；海洋污染；处理；应用
中图分类号：X55 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）24-0003-02
海洋是人类宝贵的资源宝库，给人类提供了源源不竭的资源，而人类的生产活动，导致海洋环境污染问题日益严重。

数据显示，在全球范围内，每年由于海洋污染造成的直接经济损失达到了130亿美元。

我国海域辽阔，确保海洋生态系统的稳定性，是一件关乎子孙后来发展的大事，但是，受到多种因素的影响，我国海洋生态环境污染问题严重，氮、磷严重超标；赤潮问题频发；生物多样性遭到破坏……做好海洋生态保护与污染处理工作刻不容缓。

1 海洋污染的来源
1.1 陆源性污染
陆源性污染包括城市生活垃圾、工业三废、农业养殖等内容，数据显示，在我国的海洋污染中，有80%以上由陆源性污染造成，陆源性垃圾以木制品、泡沫制品、塑料制品为主。

1.2 工业污染
由于海洋运输船舶、海上事故、海洋油气开采造成的海洋污染问题也不容忽视，上述问题多由自然原因引起，污染影响最大的是船舶溢油事故。

在航运业务的发展下，无论是船舶吨位，还是数目都不断的增加，对海洋环境造成的污染也日益严重，船舶对海洋的污染有污水、生活垃圾、有毒液体、石油等。

生活垃圾即人们在船上生活产生的各类污水、废弃物等，一旦发生溢油事故，其造成的影响往往非常严重，且难以恢复。

1.3 养殖与捕捞污染
由于追求经济利益，过度开垦海洋资源的问题普遍存在，加上部分养殖户养殖方式粗放，直接将生活垃圾、钓饵、排泄物等排至海洋，引起水体富营养化，近海渔场一直处于超负荷运行状态，严重影响了海水的自净能力[1]。

1.4 不合理开发的污染
海洋工程对海洋造成的污染也不容小觑，海洋工程的污染主要为建设和使用中产生的固体废弃物、废水。

此外，如果在海洋矿产资源、油气资源的开发过程，未采用适宜的防护措施，也很容易造成污染，在资源开发、勘探过程中，会排放大量的油污；在矿物开采过程中，会释放放射性物质，这类放射性物质严重影响海洋生物的生活，甚至导致海洋生物死亡，而海洋生物的死亡会引发一系列的连锁作用，破坏海洋中正常的生态系统。

2 海洋污染的特点
2.1 污染面广泛
人类与海洋之间是一个息息相关的利益共同体，除了直接海洋活动造成的污染之外，工业生产、农业种植等途径中产生的污染物，也会通过雨雪、江河径流、降水的方式进入海洋生态系统中，污染面广泛。

2.2 扩散广
如果一片海洋遭到了污染，随着海水的流动，会将随着海水的流动将污染扩散至其他海域，甚至波及全球海域。

如，发生溢油事故后，溢出的石油就在海洋表面形成油膜，导致大气与海洋之间无法进行正常的水、空气交换，引起海洋生物死亡以及全球气候的异常。

2.3 时间长
海洋的地势非常低，各类污染物随着江河、湖、雨雪等渠道进入海洋之后，会长期聚集在海洋，有毒物质积聚在海洋中，在食物链的作用下，会随着其他生物体进入人体，严重威胁人体的健康。

2.4 防治难度高
海洋污染是一个长时间的过程，在污染形成后，消除的难度非常大，治理费用高，持续时间长，其危害也往往无法从源头上清除。

3 我国海洋污染的现状
我国的海岸线绵长，海洋资源丰富，黄海、渤海、东海、南海四大海洋组成了我国绵长的海岸线。

近些年来，我国海洋总体质量状况稳定，大部分海域达到了一类水质要求，二类、三类、四类水质也较为稳定，但是在污染面积上，有增加趋势，急需要进行治理和控制，在长江口、杭州湾、辽东湾等区域，出现了劣四类水质。

在石油污染上，由于近年来开采力度加大，污染问题也愈加严重，其中，渤海海域石油污染最为严重，东海、黄海也有增加趋势。

在重金
属污染上，我国海水的重金属污染趋于稳定的状态，主要的重金属污染物集中在锌、汞上，分布的海域依然比较广泛。

我国海水污染种类繁多，一些工廠过度追求经济利益，排污不达标，沿海生活污水量大，一些农业生产的农药、化肥污染随着江河汇入海洋，这均对海洋造成了不同程度的污染。

4 微生物修复在海洋污染处理中的应用
生物修复（Bioremediation）是借助各类生物（动物、植物、微生物）来对环境污染物产生吸收、降解、转化作用，改善受污染水体环境，生物修复是当前一项极具发展前景的污染治理技术。

与以往的化学、物理修复相比，生物修复技术净化彻底、耗时短、费用低廉，不会发生二次污染，是新时期最具前景的修复技术，为海洋污染修复提供了良好的技术手段。

从原理来看，微生物修复即利用有益微生物对有害物质产生分解作用，转化为能源与碳源，经过好氧、厌氧过程，将有害物质分解为无害物质，降低有害物质浓度，改善海洋水质量。

4.1 微生物在赤潮污染中的应用
赤潮是常见的海洋污染，在社会经济的发展下，沿海生态系统的功能、结构等发生了改变，海水营养盐含量增加，赤潮频发。

数据显示，在近20年来，我国近海赤潮事件超过了300起，造成的直接经济损失超过10亿元，赤潮不仅影响海洋渔业，也会产生毒素，并经鱼类、贝类等媒介进入人体内，严重威胁人体健康[2]。

在水体生态中，微生物、微型藻类有着密切的关联，学界也针对微生物修复在赤潮防治、处理中的应用进行了深入研究，其中成效最显著的微生物即溶藻微生物，溶藻微生物有真菌、细菌、病毒、放线菌，能够对藻细胞产生非选择性杀伤作用，溶解宿主，这为赤潮的防治、处理提供了有效的理论支持。

4.2 微生物在石油污染修复中的应用
海洋石油污染是当前严重的海洋污染问题，也是各个国家重点关注的污染问题，在石油经济的发展下，由于海洋石油资源开采引发的溢油事故也屡见不鲜，严重影响了海洋生态系统的稳定性[3]。

数据统计显示，在我国，每年约有60万吨原油污染地下水、土壤、海洋、河流，影响大，修复难度高。

石油污染的主要成分是多环芳烃，由于其致畸变、致癌、潜在毒性，引起了各国环保人员的广泛重视，在80年代，美国环保局将多环芳烃纳为环境优先污染物。

在进入海洋环境中，多环芳烃会发生稀释、扩散、悬浮、光氧化、挥发、生物富集、颗粒吸附、生物降解等生物、物理、化学过程。

微生物修复是当前去除海洋多环芳烃的主要途径，相比于传统的处理方式，微生物处理技术价格低廉、二次污染少。

近年来的实验研究显示，能够对石油产生降解作用的微生物共有200多种，广泛分布在海洋中，早在上世纪70年代开始，美国就针对细菌消除原油污染展开了系统的研究，后来，各
个国家相继开展相似的研究，取得了不错的成效。

我国研究人员从海洋环境中提取出石油烃丝状真菌，能够对多种石油烃产生降解作用，不会受到氧、磷、氮的影响，在海洋污染修复上具有良好的开发前景。

4.3 微生物在海洋农药污染处理中的应用
在世界范围内，每年化学农药年产品超过200万吨，品种多达千种，我国沿岸地区每年农药使用量有18万吨，虽然不是直接应用在海洋中，但是会在大气、水体的传送下，对海洋产生污染，即便用量不大，但是容易被海洋生物吸收、毒性大，污染也较为严重：
4.3.1 有机磷农药
海洋农药污染也不容忽视，农药的主要成分为甲胺磷，性能稳定、微溶于水，降解难度非常高。

实验显示，海洋中的部分微生物，对于甲胺磷具有显著的降解作用，并以甲胺磷作为能源、碳源，快速生长、繁殖，其中效果最为理想的就是红树林土壤微生物。

4.3.2 除草剂
在农业的生产、发展下，各种新型除草剂被研发出来，并随着土壤、雨水进入海洋，目前，微生物在除草剂污染处理中的研究已经初见成效。

实验研究显示，海洋放线菌HH1901-45、YY01-17对于除草剂的分解具有良好的活性。

4.3.3 杀虫剂
化学杀虫剂在害虫的防治上非常有效，但是会对人体、动物产生毒害作用，并在土壤、海洋、空气中残留。

当前，关于微生物修复在杀虫剂污染处理中的研究还处于初级阶段，关于微生物活性物质等各方面的研究还有待深入。

4.4 微生物修复在重金属污染处理中的应用
近海重金属污染的处理是一个难点问题。

红树植物的根部能够吸收海水中的重金属，再通过沉陷、螯合、液泡区域化、抗氧化酶等作用，对于海洋重金属污染具有一定的缓解作用，目前的实践显示，红树林对于这类污染，能够起到良好的防护效果。

为此，研究人员建议在近海区域建立红树林，在自然环境下，红树林本身就具备良好的耐污能力，不仅可以吸收重金属，还能吸收氮、磷营养盐，降低水体中的BOD5与COD[4]。

目前，学界已经成功研究出复合微生物制剂，能够发挥出不同菌株的作用与效果，进一步提高重金属污染的处理效果。

4.5 微生物修复在病原菌污染修复中的应用
病原菌微生物也是海洋污染中不容忽视的问题，主要来自于人类生产生活废水以及海洋中原有有毒微生物，在一定的情况下，病原菌污染不仅会严重污染海水环境，还容易引发疫病，造成巨大的经济损失。

目前，人们对微生物修复的研究已经从浅海进入了深海，深海的环境恶劣，深海微生物能够在严峻恶劣的环境下生存，正是得益于其特殊的代谢途径。

研究人员试图采用微生物修复技术解决海洋病原菌污染问题，并提出“以菌治菌”的理念，建立了菌种库，筛选出菌株，已取得初步成效。

5 结语
海洋生物修复是一项全新的理念，利用该种技术，可以维护生态平衡，治理被污染的海洋環境，费用低廉、副作用发生率低，对于不同的污染物，需要选择与之相符的生物修复技术与方案。

微生物修复技术已经从基础研究、原理分析转化至实际应用上，并初见成效，但是还并未实现大范围、大规模的修复应用，而微生物修复技术中，还有一些问题没有解决，如稳定性不够、处理速度慢、受环境变化影响表达等，这也是下一阶段的研究重点。

在今后的研究中，需要系统的针对海洋污染生态修复理论、实践、评估展开系统的研究，汲取国外发达国家经验，编制修复方案。

此外，海洋污染的处理是一个长期的过程，要真正将海洋污染杜绝在萌芽中，关键在于预防，需要从管理、技术等多方面着手，维护人类共同赖以生存的环境。

参考文献
[1]赵洪江，刘彤，樊爽，王国坪，杨光琴，缪棋林.运用生物修复法治理万山土壤汞污染的研究[J].广州化工，2013（22）：10-11.
[2]曹晓星，苏建强，郑天凌，俞志明，宋秀贤.海洋微生物的多样性在赤潮调控中的利用[J].海洋科学，2007（05）：63-69.
[3]陈涛.渤海溢油事件的社会影响研究[C]//中国海洋大学学报（社会科学版），2013.
[4]王春莉，王静，舒飞涛.国内外海洋污染现状、防治对策研究及对青岛市海洋环境的保护建议[J].资源节约与环保，2015（10）：151-152.。