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细菌大战漏油会否造成海洋大面积的死区

来源: 作者: 2018-09-26 11:42:29

细菌大战漏油会否造成海洋大面积的死区?

去年4月20日,BP“深水地平线”外海石油钻井平台发生故障并爆炸,泄漏的石油污染了墨西哥湾数千平方公里海域,成为史上糟糕的漏油事件。如今,墨西哥湾的油污到底清理得怎么样了?8月初,伍兹霍尔海洋学研究所(下称WHOI)发布了份微生物实战漏油的研究成果,详细解释了细菌是如何分解墨西哥湾浮油的。

自然界天生就有嗜油菌,在过去的几次大型漏油事件中,科学家在各大洋都发现了石油降解菌的存在。

这些微生物能在4.7摄氏度的低温和深海的巨大水压下以石油为食,目前已知16个变形菌都是“石油杀手”。例如着名的食碱菌属Alcanivoraxborkumensis(下称AB),数量不多,但在每次的漏油事件中,它都是目击者。它可以分解石油的烃链,帮助其他细菌进食石油的其他成分。

与AB类似的是油螺旋菌属、Thalassolituusoleivorans菌属(下称TO)。TO无法与其他微生物合作,实验室条件下,如果TO数量增加,AB及其他细菌的效率就大打折扣了。

此外,解环菌属和Neptunomonas菌属可以分解石油成分中的剧毒物质,即那些有着苯环结构的芳烃,如致癌物质多环芳烃。

遗憾的是,尽管科学家想通过基因工程促使这些原始的微生物努力工作,更快吃油,却无甚进展。据微生物生态学家凯尼斯·李介绍,分散剂会刺激微生物生长,细菌在吞噬石油的同时也吃掉有毒的分散剂。因此,历次漏油的善后,都会使用到分散剂(消油剂),去年墨西哥湾和今天的渤海湾也不例外。而另一些科学家则怀疑分散剂里的乙二醇丁醚会杀死某些吃油的细菌。

阿特拉斯曾负责阿拉斯加泄漏方案评估,包括微生物基因工程。他解释说,石油由成千上万种碳氢化合物混合而成,性质相当复杂。微生物群落又有自己的一套,人类很难干涉其行为,让诸如弧菌或微单细胞菌大快朵颐。

WHOI的海洋化学家克里斯·雷迪也认为难以控制不听话的微生物,而且,在降解碳氢化合物这个问题上,没有任何人造微生物比天然菌落更有效,因此仅凭借自然的力量,谁也不知道微生物何时能把石油清理完毕。更糟糕的是,对于沉入深海的油污,人类只能干瞪眼,完全仰仗海底厌氧菌的生物降解能力。

无论如何,对于微生物的工作效率,直到WHOI此次研究出炉前,学界一直充满争议。

本次研究的意义在于,科学家发现细菌降解石油的速度远比他们预期要快。“我们原以为微生物的呼吸效应相当微弱。”WHOI的化学家范·穆伊说,对微生物而言,要生长、分裂新细胞总是需要基本的氮、磷两种元素作为养分,但它们在海水和浮油里相当罕见。

范·穆伊也惊奇地发现,浮油内部的细菌降解石油的速度是外部细菌的5倍。有趣的是,内部的细菌数量并没有增加。正常情况下,细菌消化食物(如石油)的呼吸效应中,消耗了食物与氧气,产生温室气体和能量,细菌将不断繁殖。但在科学家的眼皮底下,细菌却把能量储存起来。范·穆伊和同事猜测,微生物可能把能量转化成其他分子

细菌大战漏油会否造成海洋大面积的死区

,如糖和脂肪。

细菌大战漏油,科学家同时担心另一个现象:呼吸作用是否会消耗过多的溶解氧,造成海洋大面积的死区。这也是研究者在测算微生物进食石油效率的办法,通过一个特殊的传感器来记录浮油所在海水的含氧水平。

不过,至少现在,微生物还不是罪魁祸首。2010年的研究显示,墨西哥湾17个深水点采集200余个样本,在一周时间内,氧饱和度从平均67%下降到59%(TO及其他两种海洋螺菌浓度在油柱内部翻倍),科学家并未监测到氧气耗尽的情况。

墨西哥湾导致不计其数鱼类死亡的死区,是密西西比河造成的。后者把农场的沃土带入海洋,充满氮磷的海水让藻类生长失控,终耗尽了局部水域的溶解氧。此次研究中所谓微生物的降解速度快,只是既有数据的纵比,远远无法与和“氧气杀手”藻类相提并论。

(作者为美国芝加哥大学海洋生态学研究生)




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