关于石油烃的微生物降解介绍

[拼音]：shiyouting de weishengwu jiangjie

[外文]：microbial degradation of petroleum hydrocarbon

石油烃类化合物被微生物氧化成为低分子化合物或完全分解为二氧化碳和水的作用。

石油入海后发生一系列物理、化学和生物的变化，其中微生物对石油烃的降解起重要作用。微生物降解烃类是19世纪末发现的。20世纪50年代前，以美国C.E.佐贝尔为代表，对海洋微生物降解石油烃进行了广泛的研究。50年代初气相色谱问世，放射性同位素示踪法的普遍应用，对研究石油烃的微生物降解机制起了积极的作用。60年代以来，由于海上石油污染日趋严重，促使不少沿海国家，如美国、加拿大、日本、英国和苏联等国，积极开展了有关海洋微生物降解石油烃的研究工作。70年代中期，美国学者还用基因工程的技术培育了“超级微生物”，以期能有效地降解石油烃。

中国自1975年起，先后对青岛胶州湾、渤海、厦门港、黄海和东海石油降解微生物的数量、分布、种类组成和影响降解因素等进行了调查研究。

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。

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，以直链的烃类最易被氧化，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、双末端氧化和次末端氧化等。其中单末端氧化是最主要的方式。如微生物对正链烷的氧化，首先是在单氧化酶系的酶促下，将氧分子的一个氧原子加入到烃中去，使其形成相应的醇，另一个氧原子与烃类脱下的氢结合形成水。已知在细菌中有两种类型的氧化酶系，其氧化作用如反应图式。

正链烷被氧化成相应的醇后，在脱氢酶的作用下，接着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。

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，相继生成顺-顺粘糠酸、β-酮基巳二酸、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。

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。

烃类氧化菌分解轻质原油的能力要高于重质原油。而原油的化学成分又能影响细菌的种类组成。曾在 4种不同的原油中接种含有烃类氧化菌的相同水样，经培育，微生物的种类组成出现了差异。又据试验，中温菌对柴油在20°C时的氧化速度比10°C时快3倍，而在5°C时几乎不发生降解作用。在海水中加入氮和磷，有利于烃类微生物的繁殖，促进对烃类的降解作用。大多数烃类微生物降解石油需要氧，理论上推算，氧化 1升原油大约要消耗3.2×105升海水中的溶解氧。据佐贝尔计算，在适宜条件下，细菌氧化海水中油的速率可达到100～960毫克/（米3·天），入海石油的30％可被微生物降解。

利用烃类微生物消除海上油污染，目前处于试验阶段。

（1）用混合培养微生物消除油污。由于石油含有成千上百种烃，一种细菌又只能降解一种或几种烃，因此要消除海上油污必须添加微生物的混合培养物。据试验，若在添加烃类微生物混合培养物的同时，又加入含氮和磷的营养剂可在几天内降解原油中60～80％的烃类。

（2）用“超级微生物”消除油污。已知对烃类的降解受菌体质粒的控制。70年代中期，人们采用生物工程培育出了“超级石油菌”。这种细菌能够降解原油中的大部分烃类，给应用烃类微生物消除海洋油污染带来了希望。但这种细菌尚不稳定，其质粒易丢失，要在现场中实际应用尚需进行深入研究。