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拯救“生病的土地” 让细菌“吃掉”石油污染
2018-05-28 08:50:42 来源: 科技日报
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山东省科学院举办2017齐鲁国际计算医学暨医疗大数据论坛

??????? “让细菌‘吃掉’土壤中的石油污染。”在掌握了专治土壤石油污染的“杀手锏”之后,山东省科学院生态所副所长王加宁研究员和同事们对这一目标踌躇满志。

???????自信是有理由的。长期以来,让细菌吞噬污染,看似容易,但内涵万千:比如细菌从何而来?如何培养?仅这一点便是世界性难题。

???????现在,包含12项发明专利,得到14项国家级、省部级课题支持的“土壤石油污染修复术”不但培养出了此类细菌,更在世界最大规模的石油污染土壤生物强化修复工程上证明了自己——它在胜利油田、辽河油田和吉林油田污染区大展身手,“累计处理石油污染土壤12万吨”的庞大应用足以让其骄傲。

???????如今,登上“山东省科技进步一等奖”的领奖台,这项神奇技术又引来市场关注——它是什么?干了什么?即将干什么?

???????土地是人类的“母亲”,在为人类生存、繁衍倾其所有、尽其所能之后,土地病了。

???????“我国的原油年开采量已超过两亿吨,在石油开采和输送过程中每年落地原油约70万吨,它们进入生态环境,不但造成土壤盐碱化、毒化,危害粮食安全;而且污染周围水体、大气,严重危害生态安全和人体健康。”王加宁说。

???????“土壤被原油污染后就成了不毛之地,至少10年之内寸草不生。”王加宁认为,这并不是一句耸人听闻的话。黑乎乎的石油,因为流动性大、渗透性强、黏附土壤,成为土地的“噩梦”。

???????石油污染的土壤修复是一个世界性的难题,目前国际上大多通过燃烧法和掩埋法进行处理,但效果均不甚理想。

???????对付土壤的石油污染,山科院生态所早已着手。早在2002年,王加宁在加拿大Alberta大学化工与材料系攻读博士后,就已接触该领域,并斩获多项发明专利。以胜利油田为示范工程基地,山科院生态所和南开大学、胜利油田等单位开展的联合修复土壤的实验,让胜利油田附近的油污地换上了“绿服装”。

???????那么,生物技术如何修复被污染土地?

???????王加宁道破了秘密:“油田周围看似荒凉,其实被污染的油泥地里生长着不少微生物。这些微生物中,有一些菌类利用石油中的碳源生长,就是把石油当饭吃。我们挑选出‘饭量大’的,制成菌剂,加入土壤中,以实现降解土壤中石油的作用。”科学家们筛选出高效微生物,制成复合制剂,播撒到土壤里进行培养。几个月后,土壤里的石油成分便随之被“消化”了。

???????不过,现实远比想象复杂。

???????从理论到应用,生物修复技术还需要克服重重难题:第一,由于有机污染物组成复杂且毒害微生物,这使得微生物难以在受石油污染的土壤中生存、繁殖;第二,土壤对微生物的吸附作用及石油烃的疏水性强和在土壤中的“老化”使得它们的生物可利用度很低;第三,因为石油烃和盐污染物对于土壤DNA分析的干扰,利用分子生物学分析技术监测与评估土壤微生态非常困难。

???????一直以来,山科院一直秉持着建设“没有围墙的研究院”的理念,开门搞科研,“不求所在,但求所用;成果所有,利益共享”。在此理念下,中科院沈阳应用所的郭书海团队被引入进来。

???????郭书海是石油土壤污染修复领域的“大咖”,在低浓度有机烃污染物的生物降解、中浓度有毒有机污染土壤的电动—生物强化、高浓度石油组分中温减压的热解析等方面进行了大量原创性研究。

???????自主创新与外部力量结合收获奇效。他们以胜利油田为研发基地,与油田环保企业组成联合攻关队伍,开展了修复原理、工艺方法和技术工程化3方面的全链条创新,以电动协同、微生物包埋、生物增溶为增强手段,构建了基于生物强化降解的实用性修复工程技术体系,在胜利油田、辽河油田和吉林油田进行了工程应用。

???????在10年的攻关过程中,很多成为经典的探索尝试。比如针对烷烃,项目组提出了通过电场提供电子受体和生物刺激的强化途径,比现有生物降解的时间缩短15%,降解效率提高20%;对于芳烃,项目组找出了功能微生物的降解条件,掌握了加速芳烃生物代谢的降解途径;对于胶质,本项目发现了生物—电动改变芳碳率fA的毒性削减效应,提出了与降解并重的解毒思路。他们建立的“高通量菌株筛选—混菌发酵酶效评估—功能菌群构建”的新方法,构建的基于生物反应堆的生物及强化修复系统,都引起了同行专家的关注。

???????高精尖技术不仅好看更好用。记者了解到,此项技术已在多处油田开花,越来越多的“不毛之地”变成了“绿色家园”。(记者 王延斌 于萍 于萌)

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【纠错】 责任编辑: 李浩
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