【2017工博会】快速“吃”光海面上的泄漏油污复
发表时间:2019-06-12 作者:211大学网

新闻中心讯 2010年7月16日,大连新港输油管道爆炸导致1500吨原油泄漏进入海洋,滚滚浓黑的石油在顷刻间卷入碧蓝辽阔的海面。海上钻井、原油提炼、游轮在港口的操作性排放等加剧了油污对海洋水体的污染,生活在其中的藻类和鱼类难以幸免。

针对海洋油污染,复旦大学环境科学与工程系教授董文博团队和海军医学研究所共同研制出能快速“吃”光泄漏油污的石油降解菌剂。该项“海上油污染生物修复技术”以绿色环保和降解性高的优势亮相2017中国国际工业博览会。

【2017工博会】快速“吃”光海面上的泄漏油污复

超越传统 高效环保处理“漏网之油”

目前,国内针对海洋油污染的常规处理办法分为物理处理和化学处理两种。当发生大面积石油泄漏时,技术人员首先通过物理办法,使用围油栏将海面上的油污限制在一个封闭的圈子内,并逐渐缩小浮标圈,用无纺布进行油污回收。但是在物理处理后,仍有少量漂浮在海面上的油污难以收集。同时,游轮在港口进行操作性排放时产生的零星油污也无法通过物理办法得到根除。

这时就需要使用化学试剂对“漏网之油”进行再处理。然而,化学试剂投入海洋后则会和油污中的石油烃产生反应,对生态环境造成破坏。为此,通过更为绿色环保的生物降解技术,直接将物理处理后剩余的石油烃,全部代谢并转换成无毒无害的物质,已是技术发展的必然趋势。

和化学处理办法相比,董文博团队提出的“海上油污染生物修复技术”具有处理油污迅速、降解性高、绿色环保的显著特点。在面对海上石油泄漏和港口油污处理时,石油降解菌株可以在两天时间内将油污直接降解成二氧化碳和水,及少量小分子无害有机物。对石油烃的降解率达到90%以上。而“降解系统”本身在处理完油污染后,能够在短期内自动实现完全降解,无需人力回收,更不会对环境造成二次污染。 

攻克瓶颈 不只做训练场上的常胜军

董文博告诉记者,使用微生物来降解油污本身并非新鲜事。“其实能够代谢石油的微生物还真不少,想要在实验室内培养出可以降解石油烃的微生物菌剂也并非难题。” 然而生物修复技术一直难以取得重大突破的原因在于,在实验室里成功研制出的降解菌剂在进入到海水体系后,生长和代谢机制会因为环境的限制而受到抑制。

原来,微生物想要代谢石油,离不开充足的能源与碳源。然而在海水环境中,微生物不仅缺乏生存所需的源源不断的营养物质,石油与水相隔离的现实情况,也使生活在水中的微生物难以接触到石油烃。“如果我们直接向海水内投放营养物质,大量物质在进入海水后会立刻分散,不能长时间为微生物提供所需的营养。”因此,在能源匮乏和碳源不足的现实环境下,面临着生存考验的降解菌在实际应用中,代谢效果远不如实验室里的测量预期。“训练场上的常胜军到了战场却无用武之地,着实是个技术瓶颈。” 

为了克服难题,董文博团队提出在降解菌剂中直接加入能缓慢释放的营养物质,使微生物可以逐步获得营养能源。同时加入能分泌和释放出生物表面活性剂的菌种。“就像是用洗洁精清洗盘子一样,油污虽然难以溶于水,但我们可以使用表面活性剂将油污传至到海水内,供微生物进行代谢和降解。”董文博解释道。 

历时三年 从污泥里炼出“大胃王组合”

在全新理念的指引下,董文博团队开始了历时三年的研制工作。在这一时期,团队从污水处理厂收集了大量含有各式微生物的活性污泥。同时,加油站周边土壤也是样品取材地之一。“微生物是在碳源充足的地方生长和富集的。所以如果想要得到可以代谢石油烃的微生物,就要从不断被油污污染的泥土里,寻找到能够适应这类油污环境的微生物。”

采集到足量污泥样品后,团队在实验室里进行了挂膜培养。通过仅仅提供石油烃作为唯一碳源的方法,筛选出能够以石油烃作为碳源进行代谢的微生物菌种。同时,团队利用张力仪分辨可以分泌出生物表面活性剂的微生物,以帮助漂浮在海面上的油污传至到水中。“以往的培养都是在石油烃已溶入水中的情况下,考察微生物对石油烃的生长代谢。我们创新性地引入生物表面活性剂产生菌,巧妙地解决了石油烃的传质问题。”好的效果来自好的组合。如何组合各类菌株以进一步强化代谢和分泌表面活性剂功能,也是团队特别关注的实验重点。