研究揭示细菌或可清除泄漏地区污染物,深海地

2019-08-31 作者:白小姐资料   |   浏览(164)

研究揭示细菌或可清除泄漏地区污染物

深海地平线事故漏油深藏海底 对生态环境影响尚难判断

本报讯 2010年4月,“深水地平线”油井泄漏事故发生后,约40万吨甲烷流入墨西哥湾。许多科学家担忧这些甲烷会对该地区的生态环境造成长期影响。但后来,研究者惊讶地发现以沼气为生的细菌在当年8月之前就已经将这些污染物基本处理完毕。

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但是,一项新研究显示,沼气细菌只能处理约一半沼气。美国俄亥俄州佐治亚大学微生物地球化学家兼海洋学家Samantha Joye领导的研究小组分析了2010年3月~12月10个墨西哥湾考察队收集的1000多个水样。

2010年6月,深海地平线事故后墨西哥湾漂浮的油污 图片来源:Kari Goodnough/Bloomberg/Getty

他们发现,泄漏事故两周后,甲烷氧化率开始上升,这表明细菌处理甲烷的速度正在加快。但之后,该速率开始降低,从最高点下降了1~2个数量级。

2010年深海地平线漏油事故,超过1/3的流入墨西哥湾的石油“从未露面”。自那时起,科学家一直试图定位失踪的200万桶原油。有人认为,这些石油已经被微生物消耗掉,或“定居”在海床上。

该小组认为,之前,该区域缺乏能处理沼气的细菌。事故发生后,沼气细菌开始急速繁殖,导致氧化率快速上升。此后,由于种群数量过度增长,沼气细菌的生存压力也变大。

10月27日刊登于美国《国家科学院院刊》上的研究报告显示,一大部分漏油被存储在横贯3200平方公里的深海沉积物中,这一区域比之前预计的大20~100倍。

一方面由于其他细菌也争夺沼气,另一方面,沼气细菌只能在沼气含量较高的环境下生存,因此随着沼气细菌数量的减少,氧化率也开始下降。

“它们占据了失踪漏油的很大一部分。”宾夕法尼亚州立大学深海生物学家Charles Fisher说。尽管目前尚不清楚海床上的这些污染浓聚物是否对生态系统产生重大影响,因为之前从未有过如此大规模的深海石油泄漏,但该研究小组发现了其危害生命的间接证据。

但加州大学圣塔巴巴拉分校微生物地球化学家David Valentine坚持认为,沼气细菌能将污染区域的沼气清理完毕。他指出,Joye的研究样本都是从近海水域收集到的,只占沼气总量的1%,而污染中心区域的样本并没有纳入其中。罗彻斯特大学海洋化学家John Kessler也认为,该研究没有反映出全部情况,因为泄漏出的沼气量很大且分布不均匀,所以沼气氧化率在不同位置不同时间内的高低也会有差异。

当时,深海地平线钻探设备发生爆炸,11名工人丧生,马孔多油井喷涌了87天。研究人员发现证据显示,很大一部分石油悬浮在深海水层并迅速扩散,因而水变得澄清。跨国石油公司BP是该深海钻井的主要经营者,该公司拒绝承认上述发现,而且美国政府机构对此表示信任的速度也极为缓慢。但对被圈闭石油命运的决定对于理解生态效应和针对漏油的法律反响至关重要。如果深海漏油大部分被消耗,并且余下的已被充分稀释,那将是好的。但如果漏油持续存在于覆盖大面积海床的沉积物中,那它将造成严重威胁。

《中国科学报》 (2014-05-28 第2版 国际)

美国国家海洋和大气管理局于去年1月发布了事故发生之时和之后在墨西哥湾收集的数千份沉积物样本的数据集。这让最新的分析工作成为可能。这些数据的发布是正在进行的自然资源损害评估项目的一部分。在重大石油泄漏事故发生后,美国法律授权进行的该项目涉及政府、学术界和企业科学家。NRDA得出的粗略数据常在被正式分析前公布于众,而这些通常在由灾难引起的法律案件被解决后才会出现。

在该研究中,加州大学圣塔巴巴拉分校海洋地球化学家David Valentine及其同事将重点放在了有机化合物藿烷上。藿烷是石油中一种不反应的成分,因此能够长时间追踪漏油。基于NRDA数据,研究人员描绘了一个面积约3200平方公里的海底藿烷浓聚物水平明显高于背景值。但藿烷并非均匀分布在该区域,而是呈现马赛克样式。“我认为这是一个非常有趣的模式,与我们想象的不一样。”Valentine说。

Valentine表示,一些研究认为,主要的油污被限制在一个更小的区域,但这可能是因为更高浓度油污的斑块分布让它们容易被错过。

一个可能的污染路径是分散的油污在深水层中扩展,然后撞上大陆坡上较浅的海床。这将通过直接接触而污染沉积物——这是一个名为“肮脏浴缸圈”的假设。而最新研究也支持这个假设,在900~1300米深处,藿烷污染模式温和。

但该研究小组还发现,1600米处的污染物浓度更高——这一深度位于扩散油污被发现的深度,Valentine指出,这表明油污以某种方式凝结和下沉,尽管凝结机理尚不清楚。

其他科学家则支持“肮脏暴雪”假设。油污在其他有机材料表面凝结,并最终下沉。但Valentine研究小组发现的藿烷模式与目前的深海洋流而非表层油污扩散更加匹配,因此表明凝结发生在深处。

总之,研究人员预测,4%~31%的石油被圈闭在污染区内的海底沉积物中。伍兹霍尔海洋研究所海洋化学家Chris Reddy表示,该研究将指导未来的深海溢油响应。

Valentine表示,NRDA的调查可能错失了部分污染物,因为它们处于样本采集区以外。而且,Valentine和Reddy均认为“肮脏暴雪”等理论在其他区域可能发挥着作用。

但BP对该分析表示质疑。“作者未能确定这些石油的来源,以至于他们极大地夸张了海床和相关地理范围内马孔多油田溢油的残余量。”该公司发言人Jason Ryan说。Valentine则表示他和同事正在作进一步分析,但他们发现的模式很好地指明了含油沉积物的来源。

该研究并未直接涉及生物学影响,但作者进行了一个案例分析:井口西南一个区域的藿烷浓度上升,而其他研究人员曾报告称,这里的溢油对深海珊瑚产生了危害。

Valentine等人表示,剩下的另一个重要问题是被直接注入油污中的化学分散剂的作用。分散剂的目标是分离黏性油污,并加速其分解,但尚不清楚该方法有效性如何,或者它是否会带来危害。“如果没有分散剂,我们看到的可能是完全不同的模式。”Valentine说,“但我们了解得还不够充分。”

“拼图正在被逐渐拼好。”Fisher说,“但余下的问题实际上很难解决。”

《中国科学报》 (2014-11-04 第3版 国际)

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