山東省科學(xué)院舉辦2017齊魯國(guó)際計(jì)算醫(yī)學(xué)暨醫(yī)療大數(shù)據(jù)論壇

秀成果

“讓細(xì)菌‘吃掉’土壤中的石油污染。”在掌握了專治土壤石油污染的“殺手锏”之后，山東省科學(xué)院生態(tài)所副所長(zhǎng)王加寧研究員和同事們對(duì)這一目標(biāo)躊躇滿志。

自信是有理由的。長(zhǎng)期以來，讓細(xì)菌吞噬污染，看似容易，但內(nèi)涵萬千：比如細(xì)菌從何而來?如何培養(yǎng)?僅這一點(diǎn)便是世界性難題。

現(xiàn)在，包含12項(xiàng)發(fā)明專利，得到14項(xiàng)國(guó)家級(jí)、省部級(jí)課題支持的“土壤石油污染修復(fù)術(shù)”不但培養(yǎng)出了此類細(xì)菌，更在世界最大規(guī)模的石油污染土壤生物強(qiáng)化修復(fù)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(qū)大展身手，“累計(jì)處理石油污染土壤12萬噸”的龐大應(yīng)用足以讓其驕傲。

如今，登上“山東省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)”的領(lǐng)獎(jiǎng)臺(tái)，這項(xiàng)神奇技術(shù)又引來市場(chǎng)關(guān)注——它是什么?干了什么?即將干什么?

土地是人類的“母親”，在為人類生存、繁衍傾其所有、盡其所能之后，土地病了。

“我國(guó)的原油年開采量已超過兩億噸，在石油開采和輸送過程中每年落地原油約70萬噸，它們進(jìn)入生態(tài)環(huán)境，不但造成土壤鹽堿化、毒化，危害糧食安全;而且污染周圍水體、大氣，嚴(yán)重危害生態(tài)安全和人體健康。”王加寧說。

“土壤被原油污染后就成了不毛之地，至少10年之內(nèi)寸草不生。”王加寧認(rèn)為，這并不是一句聳人聽聞的話。黑乎乎的石油，因?yàn)榱鲃?dòng)性大、滲透性強(qiáng)、黏附土壤，成為土地的“噩夢(mèng)”。

石油污染的土壤修復(fù)是一個(gè)世界性的難題，目前國(guó)際上大多通過燃燒法和掩埋法進(jìn)行處理，但效果均不甚理想。

對(duì)付土壤的石油污染，山科院生態(tài)所早已著手。早在2002年，王加寧在加拿大Alberta大學(xué)化工與材料系攻讀博士后，就已接觸該領(lǐng)域，并斬獲多項(xiàng)發(fā)明專利。以勝利油田為示范工程基地，山科院生態(tài)所和南開大學(xué)、勝利油田等單位開展的聯(lián)合修復(fù)土壤的實(shí)驗(yàn)，讓勝利油田附近的油污地?fù)Q上了“綠服裝”。

那么，生物技術(shù)如何修復(fù)被污染土地?

王加寧道破了秘密：“油田周圍看似荒涼，其實(shí)被污染的油泥地里生長(zhǎng)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(zhǎng)，就是把石油當(dāng)飯吃。我們挑選出‘飯量大’的，制成菌劑，加入土壤中，以實(shí)現(xiàn)降解土壤中石油的作用。”科學(xué)家們篩選出高效微生物，制成復(fù)合制劑，播撒到土壤里進(jìn)行培養(yǎng)。幾個(gè)月后，土壤里的石油成分便隨之被“消化”了。

不過，現(xiàn)實(shí)遠(yuǎn)比想象復(fù)雜。

從理論到應(yīng)用，生物修復(fù)技術(shù)還需要克服重重難題：第一，由于有機(jī)污染物組成復(fù)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(duì)微生物的吸附作用及石油烴的疏水性強(qiáng)和在土壤中的“老化”使得它們的生物可利用度很低;第三，因?yàn)槭蜔N和鹽污染物對(duì)于土壤DNA分析的干擾，利用分子生物學(xué)分析技術(shù)監(jiān)測(cè)與評(píng)估土壤微生態(tài)非常困難。

一直以來，山科院一直秉持著建設(shè)“沒有圍墻的研究院”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，中科院沈陽(yáng)應(yīng)用所的郭書海團(tuán)隊(duì)被引入進(jìn)來。

郭書海是石油土壤污染修復(fù)領(lǐng)域的“大咖”，在低濃度有機(jī)烴污染物的生物降解、中濃度有毒有機(jī)污染土壤的電動(dòng)—生物強(qiáng)化、高濃度石油組分中溫減壓的熱解析等方面進(jìn)行了大量原創(chuàng)性研究。

自主創(chuàng)新與外部力量結(jié)合收獲奇效。他們以勝利油田為研發(fā)基地，與油田環(huán)保企業(yè)組成聯(lián)合攻關(guān)隊(duì)伍，開展了修復(fù)原理、工藝方法和技術(shù)工程化3方面的全鏈條創(chuàng)新，以電動(dòng)協(xié)同、微生物包埋、生物增溶為增強(qiáng)手段，構(gòu)建了基于生物強(qiáng)化降解的實(shí)用性修復(fù)工程技術(shù)體系，在勝利油田、遼河油田和吉林油田進(jìn)行了工程應(yīng)用。

在10年的攻關(guān)過程中，很多成為經(jīng)典的探索嘗試。比如針對(duì)烷烴，項(xiàng)目組提出了通過電場(chǎng)提供電子受體和生物刺激的強(qiáng)化途徑，比現(xiàn)有生物降解的時(shí)間縮短15%，降解效率提高20%;對(duì)于芳烴，項(xiàng)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(duì)于膠質(zhì)，本項(xiàng)目發(fā)現(xiàn)了生物—電動(dòng)改變芳碳率fA的毒性削減效應(yīng)，提出了與降解并重的解毒思路。他們建立的“高通量菌株篩選—混菌發(fā)酵酶效評(píng)估—功能菌群構(gòu)建”的新方法，構(gòu)建的基于生物反應(yīng)堆的生物及強(qiáng)化修復(fù)系統(tǒng)，都引起了同行專家的關(guān)注。

高精尖技術(shù)不僅好看更好用。記者了解到，此項(xiàng)技術(shù)已在多處油田開花，越來越多的“不毛之地”變成了“綠色家園”。