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墨西哥湾浮油扩散的清理以及相关的微生物治理方法  

2010-05-12 14:12:44|  分类: 鲜艳热点 |  标签: |举报 |字号 订阅

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墨西哥湾浮油扩散的清理以及相关的微生物治理方法 - vividscience - VividScience

消防队员在扑灭深水钻井平台的大火

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钻井平台爆炸后冒出的巨大烟柱

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泄漏的石油

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美国海岸警卫队正在清除浮油

      “深水地平线”钻井泄漏的石油仍在墨西哥湾蔓延。是什么使石油泄漏成为一件糟透了的事情?对此专家列举了导致这种事故变得越来越糟糕的一些要素:石油持续从海下流出;天然石油很容易跟海水融在一起;产生的粘稠混合物很难燃烧,甚至很难清理;这个季节的这片海域是非常脆弱的新生命的诞生地;海岸线上有大量很难清理的沼泽。

泄漏事故可能进一步恶化

美国德州农工大学柯柏斯克里斯提学院的海岸生态学和石油泄漏专家韦斯·图内尔表示,墨西哥湾海岸线专家一直在讨论有关“一次严重泄漏的可能性” 问题。他说:“这是一次严重的泄漏事故。这种重大事件最终终于发生了。”

爱德·欧文顿是一个联邦石油泄漏化学危害性评估小组的领导者,不过他表示,至今这场事故还没转变成一场大灾难。不过很难预料它不会转变成一场毁 灭性事故。这位美国路易斯安那州立大学教授一直在检测泄漏的原油样本。欧文顿把这次事故与另一个耳熟能详的墨西哥湾海岸威胁进行对比,他说:“它具有5级飓风的所有特征。”

如果环境不会很快发生变化,石油泄漏造成的最大破坏将转向该海岸的其他地方。欧文顿为美国海洋及大气管理局工作。英国石油公司(BP)的“深水地平线”油井每天有超过20万加仑的石油泻出,这个钻油平台在4月20日发生爆炸,两天后沉入海底。工作人员试图利用至少6艘遥控船只关掉一个水下阀门,但是至今都未成功。与此同时,大风和海浪使油层迅速扩大。除了英国石油公司以外,美国很多联邦和州级部门正在努力减小石油泄漏造成的破坏。

事故比所有演练场景更严重

石油泄露专家每隔几年就会进行一次演练,训练应对石油泄漏的方法。其中一项训练上个月在缅因州进行。美国新罕布什尔大学海岸响应研究中心主管南 希·肯尼尔表示,墨西哥湾石油泄漏是“所有严重的石油泄漏事故的结合”,比任何演练设想的场面都更糟糕。她说:“这是一次持续性泄漏事故。”

美国罗得岛大学海洋工程学教授马尔科姆·鲍罗丁说,当提及石油泄漏时,大部分美国人会想到美国埃克森公司“瓦尔迪兹”号油轮石油泄漏事故。不过墨西哥湾发生的这场石油泄漏事故造成的破坏,可能会远远超过“瓦尔迪兹”号石油泄漏事故。图内尔表示,因为“深水地平线”钻油台可能还要泄漏好几个月,可能会比1979年墨西哥坎佩切湾“Ixtoc-I”油井发生的石油泄漏事故的危害性更大。墨西哥坎佩切湾“Ixtoc-I”油井是有记载的和平时期最严重的一次泄油事故。图内尔表示,目前这场石油泄漏事故可能会更加糟糕。

肯尼尔表示,它是一个正在使用的油井,石油源源不断流出,因此这次泄漏会持续不断,而且跟“Ixtoc-I”油井泄油事故最为相似。美国埃克森公司“瓦尔迪兹”号是一艘油轮,所载石油有限。肯内尔表示,在钻出一个减压井,阻止石油泄漏以前,距离墨西哥湾有40英里(64.37公里)的这个钻油台可能会持续泄漏数月时间。

欧文顿说:“我认为他们在3个月内可能无法完成减压井钻探工作。”这次涉及的石油类型也是一大问题。路易斯安那州的大部分石油都是轻原油,而深水地平线的石油是一种更重的混合物,因为它来自海洋深处。

经充分乳化更难清理

欧文顿说:“如果我必须评出一场非常严重的石油泄漏事故,我会选它。这次事故唯一一个较好的方面是,它里面所含的硫磺较少,如果含有大量硫磺,气味会非常难闻。”

对石油泄漏的样本进行第一次分析显示,它包含沥青一样的物质,这是一种黏稠物质。这是因为深水地平线的石油比这一区域的大部分石油更久远,而且 密度很大。欧文顿表示,这里的石油乳化的也很好。宾夕法尼亚州工程学教授阿尼尔·库尔卡尼表示,当石油和水彻底混合在一起时,会发生乳化作用,这跟洗发液 一样,它主要由水构成。

库尔卡尼说:“它构成一种像黏稠的巧克力奶酪冻一样的混合物。”专家们表示,一旦它变成这种混合物,就不会像正常石油一样蒸发的那么快,不容易清洗掉,不容易被嗜油菌吃掉,也不容易燃烧掉。欧文顿和其他专家表示,基本上所有石油清理装置都无法清除这种混合物。库尔卡尼表示,在更好的环境(风平浪静时)下,石油会在没被乳化的情况下直接升到海面,但是这里并没有这种情况发生。它在升到海面前,有充足时间进行乳化。

浮油流向沼泽地更难清除

欧文顿表示,大风和海浪促使石油直接流向一些最敏感的海岸地区:路易斯安那州的沼泽地和周围各州。这里有三种类型的海滩:沙质海滩、岩石海滩和沼泽海滩。例如佛罗里达州的沙质海滩上的浮油最容易清除。

最难清除的是沼泽地上的浮油,这里是深水地平线泄漏的石油最先流向的地方。肯尼尔表示,沼泽非常脆弱,清理浮油的尝试会对它造成严重破坏。浮油一旦渗入,必须砍掉沼泽上的草才行。不过它还能渗透到土壤下面,在这种情况下很难清除石油。

吃石油的正常细菌必须有氧气才能产生作用,在沼泽地的土壤里,它们没有足够氧气进行这一过程。此时正值墨西哥湾一年一度的鱼类产卵和浮油生物繁盛期,也是这个脆弱的生态系统最易遭受破坏的阶段。飓风季6月即将到来,专家相信到时浮油面积会进一步扩大。尽管这听起来似乎与直觉不符,但是一场大风暴 将有助于驱散和冲淡浮油。欧文顿说:“飓风是一台天然真空吸尘器。”它经常会把一切清理干净。但是对于持续不断的石油泄漏事故来说,飓风起不到彻底清理的作用。

石油泄漏的微生物治理方法

石油污染土壤的微生物修复是指利用微生物酶如脱氢酶对大多数石油污染物的攻击,将石油污染物降解成无害物质的生物工程技术。可以降解石油的微生物主要包括细菌、真菌、酵母菌,这些微生物广泛分布于海洋、淡水和土壤环境中。细菌和酵母菌是水生生态系统中占据主导地位的微生物降解执行者,在土壤环境中则变成真菌和细菌。

姚德明研究表明,石油污染土壤中以利用石油烃为碳源的真菌数量较少,细菌数量较多但是类群没有真菌丰富;细菌以革氏染色阴性杆菌为优势,其中以动胶菌属为主,其次黄杆菌属。革氏染色阳性杆菌以芽孢杆菌为主。真菌以毛霉菌属、小克银汉菌属占优势。其次是镰刀菌属、青霉菌属、曲霉菌属,酵母最弱。放线菌以链霉菌属为优势。潘峰利用筛选得到的10株酵母菌组成复合酵母菌系统,并将该复合菌系统接种到泥浆反应器中对模拟油泥样品进行了处理,发现复合酵母菌在反应速度和油去除率上都优于活性污泥。罗一菁经初筛菌株制备成混合菌剂,对炼厂“三泥”中的残油平均去除率为84%以上。许增德从油污土壤中分离出降解石油的微生物菌株,鉴定为假单胞菌属,石油烃类的降解率达到85%。Sanjeet Mishra使用不动杆菌属接种和其他营养物质对炼厂石油污染的土壤进行修复,结果表明一年内总石油烃中烷烃的降解率94.2% ,芳香组分降解91.9%,含氮、硫、氧化合物和沥青质降解85.2%。DING KEQIANG研究真菌对石油烃类的降解,结果表明黄孢原毛平革菌液体培养接种条件下烃类降解率远高于镰刀菌石油降解率。

生物治理的发展趋势

随着石油工业的不断发展,石油运输更加频繁,输油管线和储油罐的石油泄漏事故、油槽车和油轮的泄漏事故不断增加,受石油污染的土壤和水体将显著增加。因此石油污染土壤与水体的修复迫在眉睫。在现有的修复技术中,物理化学修复存在着一定的局限性,很难达完全达到修复要求,主要表现在修复效果不彻底且容易造成二次污染。尽管石油污染土壤与水体的生物修复技术也还不太成熟,但是目前已有的研究结果和应用实践表明,生物修复技术是可行的,且具有费用低、环境影响小、应用范围广的优点,适合我国的基本国情。环境科学界普遍认为,生物修复技术比物理和化学处理技术更具有发展前途,它在土壤与水体修复中的应用价值是不可估量的。生物修复技术应用于受污染土壤与水体虽然已经取得了较好的效果,但仍存在一些缺点,如微生物生长受污染物浓度、营养物和氧气等影响;目前通过培养、驯化、筛选出来的降解微生物大多数是暗箱操作得到的,降解效率较低,而且带有较大的随机性;目前针对受污染土壤与水体的生物修复技术主要是以供氧和施加营养物质为主,缺乏与其他几种技术的交叉和融合;生物修复技术对某些污染物质的降解特性、在环境中的适应性以及成本效益等因素尚没有研究清楚,这些都导致生物修复技术效率较低、所需时间较长。为克服这些缺点,应该强化生物修复技术与其他修复技术的联合使用,以扩大该技术的应用范围并不断降低其处理成本。同时通过现代生物技术,阐明石油降解微生物的降解机理和关键降解酶,并借助遗传工程技术,通过降解质粒或基因螯合来获得降解能力与抵抗恶劣环境能力更强的基因工程菌,从而大大提高石油污染土壤与水体的修复效率,缩短修复时间。

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