石油一旦泄漏就是慘案，現在有辦法從源頭掐滅了

朋友們，人類工業史上最大的石油泄漏事故你們還記得嗎？

2010年4月，美國墨西哥灣原油泄漏事件，造成至少56萬噸原油流入墨西哥灣。污染導致墨西哥灣沿岸1600千米的濕地和海灘被毀，漁業受損，浮油及沉到海底的油污大面積威脅動植物安全，嚴重影響海洋生態平衡。

現在這些石油污染有找到解決辦法么？現如今，預防石油污染有什麼好方法么？

管道運石油，事故仍頻發

美國每年有超過34萬千米的石油和天然氣管道用於運輸160億桶左右的原油、精鍊石油及液化天然氣。此外，還有長達數千千米的管道蜿蜒于海底。這些管道一旦破裂，無論從商業還是環境角度來看，代價都是慘重的。

輸油管道 | pixabay

因此，採用可靠的方法來監測這個龐大網路的油氣泄漏，無疑至關重要。

目前，美國管道操作員採用多種方式監控基礎管道設施。比如僱傭技術人員巡視管道，利用手持式感應器尋找從極其細微的裂縫中釋放的天然氣；或者利用配有激光或紅外線攝像頭的無人機、飛機或直升機在空中掃描整個管道網路；又或向管道里放置「聰明的小豬」——一個圓柱形、載有感測器的機器，用於檢查整個管道的內部情況。

長得並不像小豬的「聰明小豬」 | buckeye.com/pipelineawareness

然而，儘管如此，事故依舊頻發。

據管道和有害物質安全署的統計，在1998年至2017年間，美國本土一共發生了超過11700起石油和天然氣管道事故，導致超過70億美元的商業虧損，並造成1296人受傷和334人死亡。因此，開發一種可靠、有效的監控方式迫在眉睫。

怎麼破？微生物來幫忙

科學家們確實發現了一種新的監控方法：有一些自然生長在土壤和海洋中的微生物可以吞噬某些碳氫化合物，比如甲烷、乙烷、丁烷、丙烷和戊烷。這些微生物的菌落能夠在馬孔多油井裡泄漏的石油中茂盛繁殖。（註：馬孔多油井正是墨西哥灣原油泄漏事件中英國石油公司的泄漏油井。）

來自密西西比州立大學的環境工程師維拉·納內什沃·古德（Veera Gnaneswar Gude）解釋說：「某些微生物能夠降解或吃掉污染物，並在此過程中產生一定的電壓。」古德和他的團隊希望可以利用這些微生物與生俱來的本領，將微生物包裝成感測器。

感測器示意圖| pixabay

感測器長約幾厘米，附著在管道外部。它們能夠探測泄漏的碳氫化合物，並向監測人員發送無線警報信號。而更大版本的、長達數米的感測器，則會用來幫助泄漏後的清理工作。

據古德介紹，這些依附在管道外部的微生物感測器可以與現有的設備協同工作，優化儀器檢測和反應時間，並減少從管道中泄漏並污染環境的石油和天然氣的數量。

怎麼幫？細菌電池來報警

古德的新感測器工作時就像一塊電池，利用海水和海洋沉積物里的微生物的特性製作而成。它一側的陽極由含有一定濃度、嗜食碳氫化合物的微生物多孔膜製成。當碳氫化合物分子通過該膜，微生物便會吃掉它們。接著電子穿過調節和測量電子流的電阻器，不斷移向陰極。這樣，另一側的陰極裡面嗜食電子的細菌菌落便可以美美地飽餐一頓了。

可做電池的細菌 | pixabay.com

正常情況下，沒有發生泄漏的時候，這些微生物以水或土壤里的有機化合物為食。假如油氣泄漏，微生物就會有一場碳氫化合物的饕餮盛宴，自身代謝便會加劇，從而引起電子數量激增。這個變化的高峰可以被電阻器或陰極裡面極其微小的電路所捕獲。一旦峰值超過了閾值，感測器便會發射一段無線信號通知技術人員。

局限仍有，但前景可期

馬薩諸塞州伍茲霍爾海洋研究所的資深科學家克里斯特·雷迪（Christ Reddy）高度評價了此項研究，在他看來，利用細菌作為依附在油管外部的感測器是一個很聰明的想法。他說，「細菌是非常能幹的微生物降解器」，「研究者面對的是一項有趣的挑戰」，「如果他們能成功，那實在太棒了！」

但同時他也提醒，有時候細菌可能會停止對碳氫化合物的攝取。雷迪解釋：「這就像一頓自助餐。細菌挑的儘是肥碩的蝦和頂級肋排。但倘若食物難以攝取或者不那麼可口的話，微生物它們很可能選擇不吃，停止進食」。這樣一來，人們便很難完全依賴細菌來從事這項特殊的監測任務。

儘管有瑕疵，細菌感測器仍不失為一種令人期待的新型監測工具。古德在今年3月18號新奧爾良的一場美國化學協會的會議中做了關於感測器研究的報告。

古德表示，他們的目標是開發一種可以為監測油氣泄漏提供整體方案的感測器。這樣的感測器既可以用於管道，也可用於油輪、卡車和儲油罐。而最終，他們希望開發一個更大的系統來吞噬泄漏物，以減輕污染後的清理工作。

所以，能夠吃掉碳氫化合物的細菌感測器，小可監測油氣泄漏，大可清理污染物。非常希望它能早日面世！

作者：Tracy Staedter，張錚錚

編譯：小蠶

編輯：卷卷

編譯來源：insightscience.org, Bacteria-Based Sensor Could Detect Oil and Gas Leaks

AIP | Insight Science

參考來源:https://www.insidescience.org

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