海洋石油污染的克星——石油降解菌

海洋石油污染的克星——石油降解菌

作者：激扬

来源：《石油知识》 2017年第3期

激扬

随着海上石油开发步伐的加快，海上石油运输日益频繁，油井溢油、运输船只的泄漏原油、沿海炼油企业的排污等事故也逐年增多。石油一旦泄漏进入海洋之后会对海洋生态产生多方面

的危害。目前，出现海洋受到石油污染的事故时，常采用的方法包括物理法、化学法和生物法。然而在实现海洋石油污染生态修复过程中，生物修复技术由于多种突出优势成为当前海洋生态

修复的重要技术之一。在生物修复海洋石油污染事故中，石油降解菌的作用无疑是该项技术的

核心。

生物降解的好处

相对于物理化学法降解受石油污染的海域，生物降解途径是一种环境友好型的途径，更能

受到公众的认可；生物降解的最终产物为CO2和H 2O等无机分子或易被水生生物利用的简单小分子；在海洋溢油事故中，大量研究发现，通过人工筛选、培育，甚至改良这些微生物，然后

将其投放到受污海域，进行石油烃类的生物降解，具有成本低、见效快、无污染等特点。据不

完全调查，生物修复的方法可节省大约50%～70%的费用

石油降解菌群有哪些

在自然环境中，能够降解石油的菌群并不多，但是一旦受到污染大部分菌群受到不同程度的抑制，而降解菌群得以迅速增长。而在海洋内，目前已经发现1 0 0 多个属， 2 0 0 多

种的石油降解菌，这些菌群中包括细菌、真菌、海藻、霉菌等，其中细菌7 9 个属、蓝细菌9 个属、真菌1 0 3 个属和海藻1 9 个属。我国学者近来发现金黄色葡萄球菌和嗜冷杆菌对原油具有降解能力，主要有细菌类的无色杆菌属( A c h r o m o b a c t e r ) 、不动杆菌属；真菌类的金色担子菌属( A u r e o b a s i d i u m ) 、假丝酵母属( C a n d i d a ) 等；霉菌类的青霉素（ P e n i c i l l i u m ）、曲霉属（Apergillus）等以及酵母菌类的红

酵母菌属( Rhodotorula)、毕赤氏酵母菌属(Pichia)等。

降解的原理

在氧分子存在的条件下，石油类的各种组分在各种催化酶的作用下发生氧化反应，得到逐

步降解，最终转化成二氧化碳和水。各种石油组分由于结构不同导致了在此降解过程中存在着

多种中间代谢产物。例如，烷烃类物质在氧化酶的作用下发生脱氢作用、羟化作用和氢过氧化

作用，降解途径从烷烃的末端开始，逐步代谢成伯醇、醛、脂肪酸，然后代谢成乙酰辅酶A进

入微生物代谢的三羧酸循环，最终矿化为CO2和水。环烷烃由于无末端甲基，经过降解菌代谢

时发生的过程是，经环烷醇、酮、内酯，然后开环代谢成脂肪酸。

石油类中更多的成分是苯及其苯系物，这些物质的代谢过程是形成二醇或邻苯二酚类物质，进一步降解为乙酰辅酶A或者琥珀酸等；多环芳烃类物质虽然含量很低，但是属于高致癌物质，该物质的降解机理也受到广泛关注。多环芳烃受到真菌降解时是在加单氧酶等酶的作用下，逐

步形成环氧化物、反式二醇、酚和反式二氢二酚；若在细菌的降解时受双加氧酶的作用，逐步

形成环氧化物、顺式二醇、酚等。两者最终的代谢产物皆为二氧化碳和水。另外，作为最难结

构更加复杂被认为极难被降解的沥青质，在共氧化的作用下被专性降解菌株所降解。

混合降解菌群

从理论上来讲，所有的石油组分，都可以按照上述降解机理被石油降解菌代谢。但众多研究表明，由于组分成分的复杂，外界环境的影响，石油降解菌的代谢能力也根据物质的结构和分子量大小等存在差异。

单一菌株对石油烃类种类和降解能力均有限，只能有选择地降解一种或者几种物质，具有专一性。针对由多种复杂化合物组成的石油类物质，探索开发出混合菌群，利用各种菌株的活性酶不同、降解物质不同，通过条件优化，甚至通过多途径诱导菌群，寻找出混合菌群协同降解的途径成为当前研究热点。

我国学者从唐山某受石油污染的海水中筛选出的芽孢杆菌属、鞘氨醇杆菌属和假单胞菌属三株特性降解菌，通过组合发酵优化得到石油降解率达到81.45%，性能较单一菌株明显提高。这主要因为一些微生物可以产生物表面活性剂对改善憎水性有机物的亲水性，对其他石油降解菌株有促进作用。另外，混合菌株之间还存在其他方面的加和作用和协同作用，提高了油类的降解效果。

影响海洋石油降解的因素

降解菌能否有效地修复受石油污染的海洋和降解石油的速率受到多种因素影响，这些影响因素包括生物性因素和非生物性因素。这些因素包括了降解菌的种属、生物量以及代谢过程起到主导作用的酶的诱导能力；受污染海洋的环境因子（海水的pH值、温度、营养物质氮磷、盐度和海流等）、石油的理化特性。同时包括降解过程中产生的代谢产物、环境中的共代谢基质都会影响降解的速率和进程。

随着海洋溢油、运输船泄漏导致的石油污染海洋的事故增多，进行海洋生态修复的任务更加重要。而采用生物修复海洋石油污染作为一种高效、低廉的途径受到了广泛关注。