拯救「生病的土地」 讓細菌「吃掉」石油污染
山東省科學院舉辦2017齊魯國際計算醫學暨醫療大數據論壇
秀成果
「讓細菌『吃掉』土壤中的石油污染。」在掌握了專治土壤石油污染的「殺手鐧」之後，山東省科學院生態所副所長王加寧研究員和同事們對這一目標躊躇滿志。
自信是有理由的。長期以來，讓細菌吞噬污染，看似容易，但內涵萬千：比如細菌從何而來？如何培養？僅這一點便是世界性難題。
現在，包含12項發明專利，得到14項國家級、省部級課題支持的「土壤石油污染修復術」不但培養出了此類細菌，更在世界最大規模的石油污染土壤生物強化修復工程上證明了自己——它在勝利油田、遼河油田和吉林油田污染區大展身手，「累計處理石油污染土壤12萬噸」的龐大應用足以讓其驕傲。
如今，登上「山東省科技進步一等獎」的領獎台，這項神奇技術又引來市場關注——它是什麼？幹了什麼？即將幹什麼？
土地是人類的「母親」，在為人類生存、繁衍傾其所有、盡其所能之後，土地病了。
「我國的原油年開採量已超過兩億噸，在石油開採和輸送過程中每年落地原油約70萬噸，它們進入生態環境，不但造成土壤鹽鹼化、毒化，危害糧食安全；而且污染周圍水體、大氣，嚴重危害生態安全和人體健康。」王加寧說。
「土壤被原油污染後就成了不毛之地，至少10年之內寸草不生。」王加寧認為，這並不是一句聳人聽聞的話。黑乎乎的石油，因為流動性大、滲透性強、黏附土壤，成為土地的「噩夢」。
石油污染的土壤修復是一個世界性的難題，目前國際上大多通過燃燒法和掩埋法進行處理，但效果均不甚理想。
對付土壤的石油污染，山科院生態所早已著手。早在2002年，王加寧在加拿大Alberta大學化工與材料系攻讀博士後，就已接觸該領域，並斬獲多項發明專利。以勝利油田為示範工程基地，山科院生態所和南開大學、勝利油田等單位開展的聯合修復土壤的實驗，讓勝利油田附近的油污地換上了「綠服裝」。
那麼，生物技術如何修復被污染土地？
王加寧道破了秘密：「油田周圍看似荒涼，其實被污染的油泥地里生長著不少微生物。這些微生物中，有一些菌類利用石油中的碳源生長，就是把石油當飯吃。我們挑選出『飯量大』的，製成菌劑，加入土壤中，以實現降解土壤中石油的作用。」科學家們篩選出高效微生物，製成複合製劑，播撒到土壤里進行培養。幾個月後，土壤里的石油成分便隨之被「消化」了。
不過，現實遠比想像複雜。
從理論到應用，生物修復技術還需要克服重重難題：第一，由於有機污染物組成複雜且毒害微生物，這使得微生物難以在受石油污染的土壤中生存、繁殖；第二，土壤對微生物的吸附作用及石油烴的疏水性強和在土壤中的「老化」使得它們的生物可利用度很低；第三，因為石油烴和鹽污染物對於土壤DNA分析的干擾，利用分子生物學分析技術監測與評估土壤微生態非常困難。
一直以來，山科院一直秉持著建設「沒有圍牆的研究院」的理念，開門搞科研，「不求所在，但求所用；成果所有，利益共享」。在此理念下，中科院瀋陽應用所的郭書海團隊被引入進來。
郭書海是石油土壤污染修復領域的「大咖」，在低濃度有機烴污染物的生物降解、中濃度有毒有機污染土壤的電動—生物強化、高濃度石油組分中溫減壓的熱解析等方面進行了大量原創性研究。
自主創新與外部力量結合收穫奇效。他們以勝利油田為研發基地，與油田環保企業組成聯合攻關隊伍，開展了修復原理、工藝方法和技術工程化3方面的全鏈條創新，以電動協同、微生物包埋、生物增溶為增強手段，構建了基於生物強化降解的實用性修復工程技術體系，在勝利油田、遼河油田和吉林油田進行了工程應用。
在10年的攻關過程中，很多成為經典的探索嘗試。比如針對烷烴，項目組提出了通過電場提供電子受體和生物刺激的強化途徑，比現有生物降解的時間縮短15%，降解效率提高20%；對於芳烴，項目組找出了功能微生物的降解條件，掌握了加速芳烴生物代謝的降解途徑；對於膠質，本項目發現了生物—電動改變芳碳率fA的毒性削減效應，提出了與降解並重的解毒思路。他們建立的「高通量菌株篩選—混菌發酵酶效評估—功能菌群構建」的新方法，構建的基於生物反應堆的生物及強化修復系統，都引起了同行專家的關注。
高精尖技術不僅好看更好用。記者了解到，此項技術已在多處油田開花，越來越多的「不毛之地」變成了「綠色家園」。（記者 王延斌 於萍 於萌）
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