石油污染的环境微生物修复概述

摘要：石油污染越来越多的在开采、运输、加工等过程中进入环境，并在环境中长期积累且很难被消除，对生态系统及人类健康造成严重危害。研究证明，对石油污染采取微生物修复是行之有效和环境友好的，因此对微生物降解菌的研究成为当前热点。介绍了石油污染现状、微生物降解技术及途径、微生物降解的影响因素等方面，总结微生物修复的研究进展，最后提出研究中存在的不足，并对新技术的运用以及对学科之间的交叉渗透提出了建议。

关键词：石油污染；石油烃降解菌；微生物修复；微生物代谢机理

中图分类号：X172 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）17-4353-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.17.001

Abstract： The oil pollution was increasingly released and long accumulated in the environment during petroleum mining， transportation， processing， etc.， which can be hard to be eliminated and had caused serious damages to the ecosystem and human health. Using microbial remediation to repair oil pollution have proved effective and environmentally friendly， thus microbial degradation bacteria became a hot spot to research today. Based on introduction of the oil pollution status， the techniques， pathways and influence factors of microbial degradation， the current research advances of microbial remediation were summarized， and the deficiencies existing in research were proposed， then some advices for the utilization of new technology and the cross penetration between disciplines were put forward.

Key words： petroleum pollution； hydrocarbon degrading bacteria； microbial remediation； mechanism of microbial metabolism

1 石油污染及其危害

土壤是人类赖以生存与发展的重要自然资源，但近年来石油对自然环境的污染越来越严重。石油污染主要来源于油田勘探、油气开采和石油产品在运输加工中发生的泄漏等事故[1]。据统计，中国的石化企业每年落地油产量达700万t，炼油区的井口周围是最严重污染区，而且污染范围会随着污染物积累以及雨水传播而不断扩大[2]。

在过去的10年中PAHs（Polycyclic aromatic hydrocarbon，PAHs）作为分布最广的一类多环芳烃类有机化合物，因其具有疏水亲酯性、持久污染性、顽固稳定性、诱变和致癌性等而备受关注[3]。美国环境保护署已将其中的16种多环芳烃列为优先考虑污染物[4]。多环芳烃污染物在生态系统中长期积累会造成严重危害，主要表现在以下几个方面：会破坏土壤生态系统的结构和功能，降低土壤的透气性和渗水性，使土壤板结、肥力下降；会在水体表面形成油膜，造成水生生物的大量缺氧[5]；可直接进入并污染地下水源，影响居民用水和农业灌溉[6]；可通过食物链的生物富集作用，严重危害人类健康。

2 石油烃类的微生物修复技术

2.1 石油成分

石油是一种具有特殊气味和颜色的可燃性的油质液体物质，其主要成分是碳氢构成的烃类化合物，烷烃、环烷烃、芳香烃约占石油成分的95%以上[7]。煤油、苯、汽油、石蜡和沥青等都是由石油加工而来的。多环芳烃（Polycyclic aromatic hydrocarbon，PAHs）是指具有两个或两个以上苯环的一类碳氢化合物，芳烃家族包括150多种成员，例如萘、蒽、菲、芘等，广泛存在于石油中，难以被降解[8-11]。

2.2 降解石油烃类的微生物菌群

由于微生物具有强大的适应性、快速的繁殖能力、高效的新陈代谢能力，使得它们在治理PAHs污染中担任着非常重要的角色[12]。自然界中广泛存在着能降解石油的微生物种类，已发现的就有100多属200多种，主要是细菌（假单胞菌属、芽孢杆菌属等）、真菌（曲霉菌、青霉菌等）、放线菌（线菌属、诺卡氏菌属等）、酵母等。一般认为，细菌比其他菌属的石油降解效果好[11]。Festa等[13]从一个长期受污染的土壤中获得复合菲降解菌体（CON-Phe），通过检测得到了鞘脂单胞菌属（Sphingomonadaceae）、肠杆菌属和假单胞菌属。Kanaji等[10]从原油污染土壤中分离出来了一种能降解菲的新型菌株，被鉴定为假单胞菌sp.USTB-RU。路薇等[11]从石油污染土壤中分离获得一株能够以荧蒽为惟一碳源和能源而生长良好的菌株，鉴定其为铜绿假单胞菌属，并命名为DN1。

2.3 石油烃类的微生物修复技术

生物修复是一种利用生物组织帮助消除被污染领域中的有害物质的技术，按修复对象的不同可分为植物修复、动物修复及微生物修复。微生物修复是指利用微生物的作用将土壤中有害有机污染物降解为无害小分子物质的过程[12]。微生物修复技术应用最为广泛、效果最好，已被证实能有效减少或消除环境中PAHS污染物[13]。1972年生物修复技术首次被用来清除美国宾夕尼亚洲管线泄漏的汽油。1989年微生物修复技术被首次大规模在大面积被原油污染的美国阿拉斯加海域上使用[12]。2010年4月，墨西哥湾超过2亿加仑的原油泄漏，一种嗜油菌在4个月内消除了漏油的75%[14]。2010年7月，23t石油降解微生物被投放至大连湾输油管道爆炸现场进行初期清理，这是有史以来最大规模地投施微生物降解石油污染并取得了良好效果的尝试[15]。