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肉眼不可见的微生物:污油克星

时间:2023-07-08 理论教育 版权反馈
【摘要】:大象,这种陆地上最大的动物,却被小小的老鼠捉弄得不知所措;横行世界海洋的大片大片油膜,它的克星竟是肉眼看不到的微生物。而在自然条件下微生物“吃”油的能力可以达到每天每立方米100~960毫克。为了进一步证实罗阿古菌株的“吃”油本领,在油轮的两只装压舱水的大油槽内分别加和不加“罗阿古”。这种细菌能“吃”多种石油组分,大大提高了清除油污的能力。

肉眼不可见的微生物:污油克星

电视节目“正大综艺”中有这样一句常用语:“世界真奇妙”!大象,这种陆地上最大的动物,却被小小的老鼠捉弄得不知所措;横行世界海洋的大片大片油膜,它的克星竟是肉眼看不到的微生物。真可谓“一物降一物,卤水点豆腐”啊!

提起微生物,人们也许会“以貌取人”,认为它小小的个子,能有多大用处?或者一提起微生物,就会与病菌、传染病联系起来,感到厌烦。其实,在地球上,微生物起着不可替代的作用,它的最大功绩在于能够分解各种腐败的有机物,从而使大自然不断得到净化,物质不断得以循环。如果没有这些小东西,地球上的生命早就停止了,世界也早就变得一塌糊涂,臭不可闻。因此小小微生物,力量大无穷。

地球上有十几万种微生物,包括各种细菌、酵母、霉菌放线菌以及原生动物和单细胞藻类等。它们不仅品种多,而且数量大,繁殖快,适应性强。例如在沿海地区,每毫升海水中竟有100多万个微生物。有的菌种能在80度的高温下坚持十分钟,而有的即使零下3度也能照样繁殖很快。世界上几乎每一个角落,从天寒地冻的北极到烈日炎炎的赤道;从深深的海底到九重天上;从干涸的沙漠到水乡泽园,无处没有它们的存在。

在微生物这个庞大家族中,有许多成员(据说有一千多种)爱“吃”石油,它们能够吸取石油中的碳作为自己生长繁殖的养料,从而使石油降解和氧化掉,其中三分之一的石油被微生物“吃”进了肚子,变成了它的细胞成分,其余三分之二成了二氧化碳和水。这样一来,就起到了清除油污的效果。我们把这类微生物统称为“石油降解微生物”或“食油微生物”。

这类能“吃”石油的微生物在陆上、淡水和海洋中都有。仅仅是在海洋里目前已经发现了二百多种能氧化一种或几种石油成分的微生物。它们中既有细菌,也有酵母和真菌。如细菌中的假单胞菌属、芽抱杆菌属、杆菌属等真菌中的芽技霉、美小克银汉霉、杂色曲霉等;酵母中的假涤酵母、毕赤氏酵母、德巴利氏酵母、园酵母以及放线菌中的诺卡氏菌等。实验证明,在含有一定量柴油和石蜡油的海水中加入两种“吃”油细菌,三十天内能将石油“吃”掉90%。另一种叫美小克银汉霉菌的微生物在含有0.2%原油的海水中,五天就能吃掉93%以上的原油。而在自然条件下微生物“吃”油的能力可以达到每天每立方米100~960毫克。

前苏联学者的实验表明,黑海食油菌在20~25度水温下每小时每一个细胞能“吃掉”5×10-10~1.5×10-9毫克的油。他们根据实验和调查研究资料计算得出:在最适宜的天气和温度下,黑海表层微生物每昼夜吃油的速度为2.4毫克/平方米,因而夏季整个海区被细菌“吃掉”的石油达9000吨。

为了寻找“吃”油“食量”大的微生物,科学家们对自然界里的大量微生物进行了分离、培养和繁殖。“罗阿古”就是这样被选拔出来的一种。这种细菌繁殖很快,也很能“吃”油。在一只烧瓶中放入“罗阿古”菌株、油、水和一种叫霉的化学物质,而另一只烧瓶中则不放罗阿古菌株。数小时后,有罗阿古菌株的烧瓶清澈见底,毫无油迹;而没有放罗阿古的烧瓶中依旧是一层粘粘的石油。

为了进一步证实罗阿古菌株的“吃”油本领,在油轮的两只装压舱水的大油槽内分别加和不加“罗阿古”。结果加的一只油槽排出的压舱水变得很清,油槽也很干净。而没有加的油槽,压舱水还是油迹斑斑,槽底仍然覆盖着厚厚的一层油泥。

1971年,美国佐治亚州立亚特兰大大学在进行一项用酵母清除油污染的研究中,发现用酵母清除污油比细菌等其他微生物更有前途。因为细菌受环境的影响较大,阳光能杀死细菌,海水的压力还能压破细菌的细胞壁,这些都妨碍细菌“吃”油能力充分发挥。而酵母不受这些外界压力的影响,而且“吃”油吃得很快。它们还能钻进油滴中去“吃”油,同时繁殖自己,这样一来也可以避开海洋中原生动物的伤害。

不过,石油的成分十分复杂。而微生物“吃”油的胃口和嗜好又大不相同。某一种微生物只能“吃掉”石油中的某一种或某几种成分。这样,清除油污的效果就会受到影响。但如果把几种微生物放在一起,又因为它们各自要求的生长条件不相同,很难同时都生存下来。(www.xing528.com)

为了解决这一难题,美国纽约州通用电气公司的印籍微生物学家查卡巴拉蒂运用遗传工程创造出了一种“大胃口”的细菌杂交变体——“人造普通菌”,又叫“假单细胞菌”。这种细菌能“吃”多种石油组分,大大提高了清除油污的能力。其他细菌需要一年以上时间才能“吃掉”的油,“人造普通菌”几个小时就可以“吃掉”。由于这种菌在自然界中本来是没有的,而且“食量”特别大,人们也把它叫做“超级细菌”。这种菌平时可以干冻起来,使用的时候撒在稻草上,然后把稻草扔进受油污的水面,它可以在很短时间内“复活”并大量繁殖,投入紧张的“吃”油战斗。它们对环境没有任何危险,因为它在拼命饱餐一顿后,污油吃光了,它也跟着死了。

为了加速“吃”油微生物的繁殖,提高清除污油的效率,还可以将一种由氮和磷制成的特种化肥撒在海面浮油上,这种化肥不溶于水,只能溶解在油里,它能帮助微生物更迅速地将油“吃掉”,其速度要比不用化肥快十倍。

进一步研究还发现,许多微生物不仅能“吃”石油,还能“吃掉”其他污染物,如有机氯农药、多氯联苯,甚至某些重金属

有人在某处河口发现有50种微生物能在2~3周里“吃掉”5%~10%的滴滴涕,并把它变成可溶性物质。还有一种细菌可以把滴滴涕转变成两种不含氯的物质,因而降低了滴滴涕的危害。

人们还从土壤中找到两种能猛烈吞食多氯联苯的酵母菌。一种是红酵母菌株,可以“吃掉”40%的多氯联苯,另一种蛇皮癣菌类也可“吃掉”30%的多氯联苯。

在土壤中还发现一种不怕汞的细菌,它能够吸收汞的化合物。实验表明,把这种菌放进每升含15毫克汞的水里,在30度的温度下,半小时内就能“吃掉”90%的汞。

正因为小小的微生物有如此大的本领,我们可以利用它来处理多种工业废水生活污水。目前国内外广泛采用的“活性污泥法”,就是依据这一原理建立起来的一种污水处理方法。用这种方法处理污水时,首先要除去水中大颗粒的杂质,然后把培养好的微生物加进去,不断充气混合。通过微生物的活动把水中的污物变成气体和污泥,这样就可以收到净化污水的效果。在参观污水处理厂时,我们往往可以看到污水池中有一组转盘在转动。其实在每一个转盘上都有一种微生物,当含有多种污染物的污水流经这些转盘时,不同种的微生物就分别“吃掉”污水中的不同成分。

但是,到目前为止,用微生物“吃掉”石油还基本处在试验研究阶段,只是在个别清除海面溢油的“实践”中进行过小规模的试验。例如1987年7月7日,美国环保局官员宣布,在处理“艾克森·瓦尔代兹”号油轮溢油事件中,利用“食油”微生物清除被油污海滩的试验取得了可喜的效果。据称,在清污工作中,科学家们在一片油污卵石海滩上使用了特别培养出来的“食油”微生物,并撒了培养剂。几天后试验场明显比其他地方干净,环保局长赖利认为,今后有可能在大范围推广使用。相信总有那么一天,食油微生物作为一种新式的“生物武器”将在和油作战中发挥出巨大的威力。海洋中的污油遭遇克星的日子已经为期不远了!

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