（海洋化学专业论文）胶州湾石油烃与营养盐对浮游植物和细菌的作用.pdf

独创声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果。 也不包含未获得 ( 注；查旦没直墓他盂要挂别童明的：奎拦互空或其他教育机构的学位或证书使 用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：鸳亏逆签字日期：7 年月7 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人 授权学校可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后 适用本授权书) 学位论文作者签名：李多连 签字日期：蝌月7 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签字：q 胪 一一， 签字日期：舢7 年月7 日 电话： 邮编 胶州湾石油烃与营养盐对浮游植物鞫妻田营的作用 黢狩l 湾看油烃与蓍养盐对浮游攘物稀细菌麓作羯 摘要 本论文瓣获熊游嚣洼烃冬营募蓥霹漫游植物黢缨蓥豹终瘸教了较深入豹戮 究，主要工作包含以下四部分： l 、通过对1 9 9 7 2 0 0 4 年肢州湾现场调查数据的分析，操讨了胶州湾石油烃 熬含量分奄及其与环境因子的楣互关系。 ( 1 ) 胶州湾2 4 个航次石酒烃含量的变化范匿挎0 0 3 4 3 0 陌厄，平均傻为 4 4 5 6 t t g l ，湾东部和东北部污染较重的区域石油烧的浓度较高。 ( 2 ) 1 9 9 7 年至2 0 薛年之阙，获娜湾石油弪的年平缘浓发基本堇童弁趋势， 月平均浓度由高到低依次为8 月 5 月1 0 月。 ( s ) 嚣酒经与d i n 和d i p 穗关经笼较好，说鞠石灌烃与d i n 帮d i p 毒藿穗 似的来源。 2 、通过向培养体系中添加不同的石油烃和相同浓度的蒋养盐，对胶州湾中 魈曹条藻、赤凝异游藻、微小澈历出太藻帮锥状欺氏藻进褥髑期性培棼，探讨了 石油烃对微藻的营养盐吸收动力学的影响。 磷限 制 硅限制( 中肋骨条藻) ；氮限制 磷限制 硅限制( 赤潮异湾藻和锥状斯氏 藻) 。 ( 2 ) 在初始的1 2 h 内，在相同营养盐条件下，在这三种微藻中，中肋骨条藻对 石油烃的吸收程度最大。 ( 3 ) 在第一个1 2 h 里，石油烃浓度的减少几乎完全是藻对它的吸收引起的。 “) 1 2 h 后石油烃浓度的回升可能是由于藻将表面吸附或体内的石油烃又重 新释放回了水体。 4 、通过向培养体系中添加不同浓度的石油烃和营养盐对细菌进行周期培养， 分别测定了石油烃的浓度和细菌的密度，考察了营养盐对细菌降解石油烃的作 用。 ( 1 ) 溶液中石油烃的浓度在培养初期迅速减少，随后基本趋于平台。 ( 2 ) 氮磷共同存在时，微生物对石油烃的降解程度最大：在缺氮或缺磷时， 微生物对石油烃的降解程度减弱。 ( 3 ) 溶液中石油烃浓度的减少与细菌密度的增长呈正相关。 关键词：石油烃；营养盐；浮游植物；细菌；吸收动力学 4 胶州湾石油烃与营养盐对浮游植物和细菌的作用 t h ee f f e c to fp e t r oie u mh y d r o c a r b o na n dn u t rie n t so n p h y t o p i a n k t o na n db a c t e r i ai nt h ej i a o z h o ub a y a b s t r a c t i nt h ed i s s e r t a t i o n , t h ee f f e c to f p e t r o l e u mh y d r o c a r b o na n dn u t r i e n t so n p h y t o p l a n k t o na n db a c t e r i ai nt h ej i a o z h o ub a yi ss t u d i e d 1 t h ep e t r o l e u mh y d r o c a r b o nc o n c e n t r a t i o n sa n dd i s t r i b u t i o nf e a t u r e si nj i a o z h o u b a yf r o m1 9 9 7t o2 0 0 4a r ea n a l y z e da n dd i s c u s s e d ( 1 ) t h em e a nc o n c e n t r a t i o no fp e 仃o l e u mh y d r o c a r b o ni s4 4 5 6 l _ t g l ，v a r y i n gf r o m o 0 3t o4 3 0 0 0 峪，li nj i a o z h o ub a ya n di nm o s to f t h es u r v e ys a t a i o n t h ep e t r o l e u m h y d r o c a r b o nc o n c e n 删o n sa l eh i g h e ri nt h ee a s ta n dn o r t h e a s to f t h eb a y ( 2 ) t h es e a s o n a lc h a n g e si np o 仃o l e u mh y d r o c a r b o ni nj i a o z h o ub a yi n d i c a t et h a t a m o n gt h et h r e es e a s o n s ，t h ea v e r a g ec o n c e n t r a t i o no fp e t r o l e u mh y d r o c a r b o ni n a u g u s ti st h eh i g h e s t ，n e x ti si nm a 孔a n dt h el o w e s ti si no c t o b e r ( 3 ) t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h ep e t r o l e u mh y d r o c a r b o nc o n c e n t r a t i o na n dt h e e n v i r o n m e n t a lf a c t o r ss h o w st h a tt h e r ee x i s t sac e r t a i np o s i t i v ec o r r e l a t i o nb e t w e e n t h ep e t r o l e u mh y d r o c a r b o nc o n c e n t r a t i o na n dt h ed i s s o l v e di n o r g a n i cn i t r o g e na sw e l l 够p h o s p h a t e ，s u g g e s t i n gt h a tm e ym i g h tc o m ef r o mas i m i l a rs o u r c e 2 p e t r o l e u mh y d r o c a r b o na n dn u t r i e n t sa r ca d d e di n t ot h ec u l t i v a t i o n , t h ef o u r p h y t o p l a n k t o n sa r cc u l t i v a t e d t h ee f f e c t so f p e t r o l e u mh y d r o c a r b o no nt h eu p t a k eo f p h o s p h a t ea n dn i t r o g e o nb yp h y t o p l a n k t o na r cs t u d i e di nt h i sp a p e r ( 1 ) w i t h i nt h ef i r s t3 0m i n u t e s a l lt h ef o u rp h y t o p l a n k t o n sh a v eas i g n i f i c a n tu p t a k e f o rt h et w on u t r i e n t s ，a n da f t e rt h a tt h e u p t a k ed e c r e a s e ( 2 ) t h eu p t a k eo fn u t r i e n t sb ys k e l c t o n e m ac o s t a t o ma n dh c t e r o s i g m aa k a s h i w o d e c r e a s ew h e na d d i n gp e t r o l e u mh y d r o c a r b o n ；t h en e g a t i v ee f f e c to fu p t a k eb yt h e m w e a k e na tf i r s t ，a n dt h e ns t r e n g t h e n 谢t hp e t r o l e u mh y d r o c a r b o ni n e a s e w h e nt h e c o n c e n t r a t i o no fp e t r o l e u mh y d r o c a r b o ni sl o w , i ti m p r o v e st h eu p t a k eo fn u t r i e n t sb y t h ea l e x a n d r i u mm i u t u ma n d s c r i p p s i e u at r o c h o i d e a a s t h ec o n c e n t r a t i o no f 中国海洋大学硕士学位论文 p e l m l e u mh y d r o c a r b o ni n c r e a s e s , t h ep o s i t i v ee f f e c t a tf i r s ts l i e n g t h e na n dt h e n w h e a k e n ( 3 ) w h e nt h ec o n c e n n 鲥o no fp e 缸o l e u mh y d r o c a r b o ni s8m g l , t h ef o u ra l g a e sa f e a l ld a m a g e dl 丑o r e0 1 l e s s & p e t r o l e u mh y d r o c a r b o na n dn u t r i e n t sa f ca d d e di n t ot h ec u l t i v a t i o n , t h et h r e e p h y t o p l a n k t o n sc a l l e ds k e l e t o n e m ac o s t a t u m 、h e t c r o s i g m aa k a s h i w oa n ds c r i p p s i e u a t r o c h o i d e aa r ec u l t i v a t e di nt h el a b t h ee f f e c t so fn u t r i e n t s0 1 1t h eu p t a k eo f p e t r o l e u mh y d r o c a r b o nb yp h y t o p l a n k t o n a r es t u d i e d ( 1 ) w i t l l i i lt h ef i r s t1 2h o u r s , w h e nt h en u t r i e n t sa r ea d d e da c c o r d i n gt ot h er e d f i e l d r a t i o t h eu p t a k eb yt h et h r e ep h y t o p l a n k t o n s 粥a l lt h eb e s t ；w h e na d d i n ga c c o r d i n g t oo t h e rr a t i o s ，t h eu p t a k eo fp e t r o l e u mh y d r o c a r b o nb yp h y t o p l a n k t o ni nt h e1 2h o u r s i st h em o s tw h e ni ti si n h i b i t e db yl a c ko fn , n e x ti sp , a n dt h el e a s ti ss i ( o n l yf o r s k e l e t o n c r n ac o s t a t u m ) u n d e rt h es a m en t f a i e n tc o n d i t i o n s t h es k e l e t o n e m a c o s t a t t 皿h a sah i g h e ru p t a k eo f p e t r o l e u mh y & o c a r b o n ( 2 ) i nt h ef i r s t1 2h o u r s , t h ec o n c e n t r a t i o no fp e t r o l e u mh y d r o c a r b o ni s n e a r l y r e d u c e df o rt h e u p t a k eb yp h y t o p l a n k t o n a f t e r 1 2h o u r s , t i mc o n c e n t r a t i o no f p e t r o l e u mh y d r o c a r b o nb e g i i i t o i n c r e a s e ，b e a y , a u s et h ep h y t o p l a n k t o nr e l e a s et h e p e t r o l e u mh y d r o c a r b o nw h i c h i tu p t a k ei n t oo fo n t oi t sc e l l 4 p e t r o l e u mh y d r o c a r b o na n dn u t r i e n t sa r ea d d e di n t ot h ec u l t i v a t i o n ，b a c t e r i ai s c u l t i v a t e dr e g u l a r l y , t h ec o n c e n t r a t i o no fp e t r o l e u mh y d r o c a r b o na n dt h ed e n s i t yo f b a c t e r i aa r cm e a s u r e d t h ee f f e c t so fn u t r i e n t so i lt h ed e g r a d a t i o no fp e l r o l e u m h y d r o c a r b o nb yb a c t e r i aa l ea n a l y z e d ( 1 ) a tf i r s t , t h ec o n c e n t r a t i o no fp e t r o l e u mh y d m c 缸b o nd e c w c a s c sr a p i d l y , a n dt h e ni t i sa l m o s tu n c h a n g e a b l e ( 2 ) w h e nb o t hna n dpe x i s t , t h ed e g r a d a t i o no fp e t r o l e u mh y d r o c a r b o nb yb a c t e r i a i st h em o s t ；w h e ni ti sl a c ko fno rp j h ed e g r a d a t i o nr e d u c eo b v i o u s l y t h e c o n c e n t r a t i o no fp e t r o l e u mh y d r o c a r b o nd e c r e a s e sw i 血t h ed e n s i t yo fb a c t e r i a i n c r e a s e s k e yw o r s ：p e t r o l e u mh y d r o c a r b o n ；n u t r i e n t s ：p h y t o p l a n k t o n ；b a c t e r i a ；u p t a k e d y n a m i c 6 胶州湾石油烃与营养盐对浮游植物和细菌的作用 第一章文献综述 1 9 9 5 年，瑞典环境保护局发起了一项为期5 年的研究项目“富营养化 和污染物之间的相互作用( e u c o n ) ”，主要致力于海洋环境的研究，重点集中 在波罗的海及湖泊的富营养化和污染物的相互作用上。富营养化会影响生物对污 染物的吸收，从而影响其在海洋生态系统中的迁移和转化。进入海洋环境中的石 油污染物质大部分滞留在海洋底栖环境中，因而极大地影响着海洋底栖生物的正 常生长，结果导致海洋水质下降，严重破坏了海洋生态环境。石油污染问题已经 引起了人们越来越多的关注。石油烃作为海洋污染物之一，它与富营养化之间同 样存在着一定的协同或拮抗作用，本文就石油烃与营养盐对浮游植物和细菌的作 用展开了一系列的研究。 1 石油烃概况 1 1 我国近海海域石油烃类污染现状及历史 我国石油烃类污染的加剧是与污染严重的旧生产方式的扩大密不可分。根据 全国海岸带与滩涂资源综合调查，2 0 世纪7 0 年代末8 0 年代初进入我国近海海 域石油烃类为1 1 5 x 1 0 5 妇，到2 0 世纪8 0 年代末增长到1 8x 1 0 5 v a ，以后数量逐 年上升。 到本世纪初，由于新的环保型工艺的推广和国家控制的加强，我国近海海域 石油烃类入海量由上世纪的逐年上升转入大致平稳的状况。国家海洋局公布的中 国海洋环境质量公报显示，2 0 0 0 年我国海水中油类含量超过国家1 类、2 类海水 水质标准的海域仍有5 6x1 0 4 t 。沿海省份( 自治区、直辖市) 中河北、天律、福建、 浙江、上海的油污染较重，烟台近岸、湄州湾、厦门近岸重点海域的含油量已超 过2 类海水水质标准( 海洋环境质量公报，2 0 0 0 ) 。2 0 0 1 年我国近岸海域海水石 油烃类样品超标率1 8 o ，其中浙南、营口、盘锦海域均有样品超过1 类海水 标准1 4 倍以上。与2 0 0 0 年相比，全国近岸海域海水中石油烃类平均浓度和样品 超标率均有所上升；渤海和东海的浓度值上升，黄海和南海的浓度值有所下降： 1 6 个重点区域石油烃类浓度升高或持平，1 7 个重点区域稍有降低( 海洋环境质 7 中国海洋大学硕士学位论文 量公报，2 0 0 1 ) 。2 0 0 2 年我国近岸海域污染范围较上年略有扩大，污染依然严重， 但严重污染海域范围有所减小，其中石油类的污染程度明显减轻( 海洋环境质量 公报，2 0 0 2 ) 。2 0 0 3 年全国海域总体污染趋势有所减缓，但近岸海域污染依然严 重，但中度污染和严重污染海域的面积均比上年有所减少，石油类的污染与上年 基本持平( 海洋环境质量公报，2 0 0 3 ) 。2 0 0 4 年我国全海域未达到清洁海域水质 标准的面积约1 6 9 万平方公里，比2 0 0 3 年增加约2 7 万平方公里。近岸海域污 染严重，污染海域主要分布在渤海湾、江苏近岸、长江口、杭州湾、珠江口等局 部海域。2 0 0 4 年我国近岸海域镉、铅、砷等污染物在部分贝类体内残留水平较 高，部分地点贝类体内石油烃、六六六、滴滴涕和多氯联苯的残留量有超标现象， 表明近岸环境受到了不同程度的污染( 海洋环境质量公报，2 0 0 4 ) 。2 0 0 5 年我国 全海域未达到清洁海域水质标准的面积约1 3 9 万平方公里，基本维持在近年平 均水平，严重污染海域仍主要分布在辽东湾、渤海湾、长江口、杭州湾、江苏近 岸、珠江口和部分大中城市近岸局部水域，面积与2 0 0 4 年基本持平。我国近岸 海域部分地点贝类体内石油烃和滴滴涕的残留量超标( 海洋环境质量公报， 2 0 0 5 ) 。由此可见我国近海海域石油烃污染虽然有所减轻，但仍然有超标的现象， 石油烃污染是不容忽视的。 1 2 石油烃类存在形式 石油烃类在海洋中的存在形式有3 种：漂浮在海面的油膜；溶解分散态， 包括溶解和乳化状态；凝聚态残留物，包括海面漂浮的焦油球和沉积物中的残 留物( 李言涛，1 9 9 6 ) 。石油进入海洋后，首先在海面扩敏形成油膜。油膜的寿 命取决于当时当地的海空动力因素、地理状况、海洋环境的化学和生物因素、油 的物理化学性质及油的数量等。随油膜的扩散和风、波、流的作用，油膜越来越 薄，然后通过物理、化学过程发生转化，部分蒸发，部分转化成溶解态和乳化态， 其残留物凝固成固体颗粒，进而发生各种降解沉淀。 1 3 海洋石油烃的来源 海洋中的石油烃类按来源可分为：自然来源( 约占8 ) 和人类活动来源( 约占 9 2 ) ；按输入类型又可分为慢性长期输入和突发性输入。 8 胶州湾石油经与营养盐对浮游植物和绷菌的作用 由天然来源直接输入海洋嚣凌孛兹蠢涵烃每零隽0 0 2 5 2 。5 x 1 0 6 t ( 张恚强， 2 0 0 5 ) 。其中，由海洋生物产嫩的烃类物质是海洋中天然烃熬的重要来源，海底 渗潺占了缀丈蘩分，少罄分来鑫大珐罄海瘫沃积爨懿爱缓。 海洋缴物在生命活动中分泌、代谢产生的烃裁排入海水以及生物死亡后尸体 分解产生躺烃类是海水中盼石油烃的重娶天然来源。这部分通常称为生源烃类。 所谓天然渗漏怒指海底油藏中的石油通过底艨断裂或裂缝的渗出( 史鄂侯， 1 9 8 8 ) 。这部分的量较难估计，通常是通过邻近陆地豹渗漏资料推算瓶得，数据 举是缀准确。由于运部分石酒烃的渗入，使得这稀的海区膏梳物稻c o d 的浓度 都较高，具有特殊的水体特征。 壹沉积者侵 交舔输入是焉涵烃进入海洋盼勇静途径。其中，由陆缝径滚黠 陆地岩石的冲刷使得其中的有机物进入海水，而海水对海底沉积岩的艇接侵蚀作 翅( 海勰露震 後褥嚣涵烃类鸯瓤耱壹接遴入海承。 由于人类活动引起海水中石油烃浓度增加是海洋污染的重要途径。这些途径 分粼为： ( 1 ) 岸外石油生产 a 操像摊污： 操作摊污是指黧产过程中随原油一越采出的禽油水。这部分水应该在经过处 理、达到排放标准之后再排入大海。但火量含油水的排入和遗规操作使得沿岸海 承的石油鬣含量大大增加。 b 大规模溢油 丈援模溢涵豹滋涟量每次程7 t 疆上。据 鑫诗，全毽器簿磐石涵平台菌大蔑 模溢油进入海洋环境的石油每年为3 5 x 1 0 4 t ( 史鄂侯，1 9 8 8 ) ，近年来有所增加。 c 小魏模滋洼 小规模溢油的溢油量在7 t 以下。熙然单次溢油量少，但由于次数多，溢油 慧耋瞧较丈。 ( 2 ) 海洋运输 今年来，全世界缀酒豹生产鳖和海水运输都有了大幅度增长。在运输过程中， 会通过船舶作业排污、修船作业排油、粥头作业摊油、舱底污永、海遂事故溢浦 镰途径向海洋输入石油，这种持续性的摊污和单次大规模的溢油会对海洋造成巨 9 中国海洋大学硕士学位论文 大的打击。总之，通过海洋运输活动每年排入海洋环境的石油总量为1 o 2 6 x 1 0 6 t ( 张志强，2 0 0 5 ) 。这是海上石油污染的重要途径，也是海水中石油烃的 最主要来源。 ( 3 ) 大气输送 经由大气输入全球海洋中的石油估计每年为5 x 1 0 4 5 x 1 0 5 t 。其主要途径是 吸附石油烃的微粒物质被雨水“冲洗”入海，其次是这些微粒的干沉降、含油废气 的降水携带，以及大气与海面的气体交换。据认为，机动车辆的排气是大气中石 油烃的主要来源。工业，尤其是石油工业作业中的蒸发损失也很重要。因此，经 由大气进入海洋的石油首先被汽化散发到大气中。在由陆地上空往海洋上空的搬 运过程中，石油烃不断为空气中的微粒吸附。而微粒在重力作用下还产生分异作 用，因此，吸附在微粒表面的石油烃的大气搬运量是随搬运距离和搬运时间而变 化的。 ( 4 ) 城市污水和废弃物的排放 世界各国沿海城市随生活污水和工业污水( 炼油工业和非炼油工业) 排放而 进入海洋中的石油烃是近岸海区有机污染物的重要途径。城市污水处理厂含油污 泥的驳船倾倒和管道排放也是近海石油污染的来源之一。 ( 5 ) 地表径流携带 河流和其他陆地径流携带的石油污染物也能够向海洋中运输石油废物。导致 近岸尤其是河口石油污染物浓度升高。 表1 海洋石油烃来源分类 海上石油钻井正常、违章排放 运输开采 船舶正常、违章排放 突发性输入海洋源 事故性输入 钻井泄漏 船舶受损泄漏人类活 大陆源 沿海地区排放动来源 慢性长期输入 大陆径流输入 木材类燃烧产生 含油大气 矿物燃料燃烧产生 海底、大陆架渗流 含油沉积岩缺损 天然来源 1 0 胶州湾石油烃与营养盐对浮游植物和细菌的作用 1 4 海洋石油烃的迁移与转化 短期上看，分散于水体中的石油烃类会受到溶解、分散和凝聚等迁移作用。 据联合国环境规划署( u n e p ) 资料。若泄漏到海面的初始石油量为1 0 0 单位，则 在1 0 天后有2 5 单位离开海面进入大气，3 0 单位漂浮在水面上或随潮贴岸，4 0 单位分散在水体中，另约5 单位发生化学转化，溶解的约0 3 单位，进入底部沉 积物的约占0 1 单位( 陈建秋，2 0 0 2 ) 。从长期考虑，光化学氧化与降解，生物 富集与降解，吸附与沉降进入沉积物是海水中石油烃的主要迁移转化过程。如下 图所示： 鞠i海洋环壤中石油烃类舶迁移、转化降群进穰 1 4 1 蒸发与光氧化降解 易挥发馏分蒸发是水体中石油烃减少的主要途径。石油烃的蒸发是从液相变 为气相的质量传输。由于存在成分、表面积和物理性质( 风速、气温、水温、水 面状况) 以及太阳辐射等的差异( 高迎新，2 0 0 0 ) ，从而蒸发到大气中的时间也 存在着不同。 国外e h r h a r d t ( 1 9 9 3 ) 从2 0 世纪8 0 年代开始进行石油光化学方面的系列研究， 表明在热带、亚热带营养物质较少的海域，原油的光氧化程度可超过微生物降解 程度；石油成分的光氧化顺序正好与微生物降解顺序相反( r o n t a n i ，1 9 8 7 ) 。另 中国海洋大学i 暾士学位论窝 舞，东中豹溶解裁也能在毙照下与笨并葱、笨并蓖簿作用，使其降解 ( a t h a m s i q n ，1 9 8 6 ) 。石油中一般含3 0 q o 的可挥发性物质，低级烃类( c b 淤下) 易蒸发进入大气，在空气串发生一系歹莓毙羲纯降解。潞嚣藩貘及羯竞可蔽 射入的海洋表层中的烃类也能发生光氧化作用。在阳光照射下原油会发生不同獠 痰豹必氧缘分疑。气瀑低露，毙照对嚣i 霆豹氧耽终蔫菱燕强熬，臻解撩凄更毫达 5 0 ；在强烈光照下脊 、不动耢麓属( a c i n e t o b a c t e r 、产溅轻蓥属 ( a l c a l i g e n e s ) 、节杆菌属( a r c h r o b a c t e r ) 、芽孢杆菌属( b a c i l l u s ) 、黄杆菌属 ( f l a v o b a e t e r i u m ) 、赣籽墓属( c o r y n e f o r m s ) 、徽移蓥嚣( m i e r o b a c t e r i u m ) 、徽 1 2 胶卅f 湾石油烃与营养盐对浮游楂物和细菌的作用 塔蓬藩( m i c r o c o c c u s ) 、缓单稳鏊震( p s c u d o m o n a s ) 荻及敖线墓鬟 ( a c t i n o m y c c t c s ) 、诺卡氏菌属( n o c a r d i a ) ，大多数海洋环境中，以上这些细菌 蹙主要的酶勰萤。寞薅粼是淡农秘藩地坐态系统中鼯勰葛油炎纯会扬的戆主要微 缘物，海洋石油烃降解真菌中最普遍的脊：金色掇予菌属( a u r c o b a s i d i u r n ) 、假 毖酵母属( c a n d i d a ) 、红酵母麟( r h o d o t o r u l a ) 和掷孢酵母属( s p o r o b o l o m y c e s ) 。 除此以外，c o r o l l o s p o m 、d c n d r y p h i c l l a 、l u l u o r t h i a 和v a r i c o s p o r i n a 以及一些熊 状真菌如纳霉属( a 辨r g i n u s ) 、毛霉属( m u c o r ) 、镰刀霉属( f u s a r i u m ) 和青霉 耩( p e n i c i l i u m ) 也廒被嫱入海洋降解冀菌中。 一般认为，不同烃类的微嫩物可降解性次序如下：小于c 1 0 的直链烷烃 c l o 貔 或受筏靛蹇链靛女秘，l 、予c 掩熬支链靛烃 c l e e 2 毒或更长翡支链靛麓萃饔芳 烃 多环芳烃 杂环势烃 胶质朔沥青。低s 、高饱和烃的粗油最易降解，高s 、 囊芳香族疑类纯会镌豹缝漕粼羧滚簿瓣。辍洼降鼹嚣总是蟹下一些复杂熬残餐貔 ( 主要是沥青质) ，但其并不会产生生态毒性作用，因此，对烃类化食物降解的 戮宠主要还应集孛予毒性较强弱芳香族纯会物。 微生物对石油烃类化合物进行降解，从而将其转化为无毒的产物：c 0 2 和 o 。许多磺究者认必细菌翻粪蓥降解的关键步骤是底物被辍他酶氧化的过程， 该过程需瑟有分子氧的参与。 饱和烃包括：藏构烷烃、支链烷烃和环烷烃。般认为，直链烷烃在微生物 作用下，蓄先被氧化戒酵，源予烷烃的簿在醇脱氢酶的作露下被氧纯为裙应的醛， 醛则通过酸脱氢酶的作用氧化成脂肪酸；氧化途径有：单末端氧化、双末端氧化 鞍次末端襞亿。胃熊途径螽下掰示： ( ) r - c h 2 - c h 3 + 0 2 一r - c h 2 一c h 2 0 h _ 敞c h 2 - c h o - - - _ r - c h 2 - c o o h ( 鸯h 3 c - ( c h 2 ) n - c h 3 + 0 2 - - c h 3 c - ( c h 2 ) n - c 氆o 强一鹣c - ( c h 2 ) n - c h o _ 鹣c n c h 2 ) n - c o o h * h o h 2 c - ( c h 2 ) n - c o o h 一0 h c i c h 2 ) n - c o o h - - - * h o o c - ( c h 2 ) n c o o h 适) h 3 c ( c h 2 ) , f c h 3 喝c - ( c h 2 ) l o - c h ( o h ) - c h 3 _ h 3 c ( c ) i o - c o c h 3 _ h 3 c - ( c h 2 ) 9 c h 2 - o - c o c h 3 _ h 3 c n c h 2 ) 9 - c h 2 0 h 屺h 3 c o o h 支链烷烃相对予正构烷烃较难为微嫩物降解，嶷链的存猩增强了烷烃的抗饿 能力，而鼠支链越多越大，被微生物降孵就越难。支链烷烃的氧化还会受到正构 中掏海洋大学硕士学位论文 烷烃氧纯弦焉静静铡。 环烷烧在微生物作用下被裁化为一冗醇，并在大多数研究的细菌中环烷醇和 黪烷聚逶邀舞器孛阉体夔薮裂嚣霞落。娩基取鼗豹耱耀纯会耪茸镱被戴怨豹嚣令 位置是侧链和脂环上，化合物的性质、微生物的属种和其他函素都将影响反应的 耱始位受。 此外，烷烃有时述可在脱氯酶作用下形成烯烃，再在双镶处形成静迸一步代 谢。 微生物都能氧纯从苯到苯并蒽范围内的芳烃底物。芳香烧一般通过烃蓦亿形 成二醇，髓着邻苯二酚的形成环断开，邻苯二酚继而降解为兰羧环的中间产物。 粪菌秘缁菌降解祗溜烃粪w 形成昊蠢苓簿立体纯学梅螫熬中闯产魏。真菌将 群油烃类降解成反式三醇，而细菌几乎总是将其降解成顺式= 醇( 许多反式二醇 楚潜在瓣致建秘，鬏凌二酵妥| l 燹毒性) 。 影响石油烃微生物降解的环境因素盘要有如下几个方面： 石渡径兹理状态懿影瞧 在水体系中，液态的石油烃类会形成水油界面，微生物则主要在这水油界 聪活动，进褥对烃类进行酶勰的。浊的分散程度会藏接影响微生物所熊接触到的 石油烃的袋面积，从i 酊影响到前油烃微嫩物的降解速率。好的乳化使蕊油烃形成 微小液滴，类似于溶瓣烃，这张情况下石油烃更容易被微生物降解。 温度的影睫 微生物对石油烃的降解借助于酶的催化作用完成，而酶的活性只有在定温 发范围内才能得殴茨浑，在0 7 0 c 豹环凌中均发现有降瓣石涟烃豢静微生耪。 火多数微生物在常温下较易降解石油烃类，且由予某些对微缴物有毒鬻的低分予 黧灌烃癸在低温下赡箨发，会怼磊潼焱类懿降鳃窍一定熬掺翻终瘸，耩羧低瀑 下石油烃类较难降解。 氧及营莠物庚瓣影穗 氧化l g 油需要大约4 9 氯t 而海水中的含氧爨约l o g m 3 ，因此，氧成了被 丽油烃类严重污染的海域中海洋生物豹缀铡园子。瞧就是说，如果大爨婚石油进 入海洋，衾造成海水严重缺氧，结果导致海洋生物很快窒息弑死亡。般而言， 火多数石= 搬烃类是在好氧条件下被降解的，这是因为许多烃炎的降解髓要加氧酶 1 4 胶州湾石油烃与营养盐对浮游植物和细菌的作用 和分子氧。但也有一些烃类可以在厌氧条件下被降解，不过降解速率要慢得多。 微生物代谢需要氮、磷、铁( ) 、镁等营养物质的参与才能顺利进行，如 果营养物质缺乏就会抑制微生物对石油烃的降解作用 鲫的影响 石油烃类的微生物降解一般处于中性p n 值，极端的p h 值环境不利于微生 物的生长。不过s t 卸l c t o n 等发现当土样的p n2 0 时，萘和甲苯仍然可被降解成 c 0 2 和h 2 0 。 其它因素的影响 除上述几种主要限制因子以外，还有一些因素也会影响石油烃的微生物降 解，比如：f e 2 + 浓度、盐度、压力等。 1 4 3 物理吸附、沉降 石油烃类残留物随挥发和溶解，水温下降，其密度增加形成固体小球沉降。 油膜和分散液滴可附在海洋中悬浮颗粒物上沉淀。溶解的烃类吸附在固体颗粒物 上沉淀( 尚龙生，1 9 9 7 ) 。 沉积作用主要发生在河口地区和远岸油井区，这显然是由于各海域因海洋学 条件导致的沉积速度差异形成的。进入沉积物的石油烃类也会受到底质中的微生 物降解。 研究发现，在近岸河口，石油烃的浓度与泥沙含量成较好的正相关性，随着 海水中悬浮泥沙含量的增高，海水中石油烃浓度也随之增高( 卢冰等，1 9 9 4 ) ， 悬浮泥沙对海水中的石油烃有着很高的富集系数( 几十到几千倍) ( 朱桂海等， 1 9 9 2 ) 。 1 4 4 其它途径 此外石油烃可以分解为小分子以后，再挥发到空气中，作为海洋生物的食物 等途径去除。 1 5 石油烃的时空分布 通过陆地排水和人类活动进入海洋中的石油烃，在通过大陆架的过程中，会 中嗣海洋大学硕士学位论文 遥过吝静途径获海承孛去豫大帮分，餐爨然会骞一部分转移捌7 运海，建成石灌 烃在海洋中的分布很不均匀，袋现出近海高，远海低的分布趋势( 卢冰簿，1 9 9 4 ， 强健捡等，2 0 0 3 ) 。囊予磊渡缎会逶：l 童予、湿抗酶转移入海港，首先避入表层海 水，而在向深海转移的过程中，会被微嫩物分解利用，因此，导致表屡海水石油 燎浓度高予深层水。受到光氧化和微生物分解豹影蜿，石浊烃的分布墩该有一定 的季节性，但由于石油烃浓度豢接受到环境污染的影响，导致石油烃的季节分稚 特征不是缀明显。 1 。6 石油烃的海洋危害 石油烃在水体中的毒性效碰大多来自水溶性大的相对低分子质量的正烷烃 和单环芳烃( 陈国华，2 0 0 2 ) 。 ( 1 ) 影响海气交换。油膜覆盏于海面，隘断0 2 、c t h 等气体的交换。2 的交换 羧阻碍导致海洋中的0 2 被消耗赝无法由大气中补充，c 0 2 交换被阻首先破坏了海 滞中c 。2 乎辚，妨碍海洋获大气孛吸收c 侥形成h c o a 。、c o - g 躺洋p h 篷豹 功能，从而，破坏了海洋中溶解气体的循环平衡。 ( 2 ) 影穗滗会馕溪。洼整褥戮光袈入海洋，楚承溢下降，缓蓼7 海洋孛a 1 2 、 c 0 2 的平衡，这也就破坏了光禽作用的客观条件。同时，分徽和乳化油侵入海洋 拣耱傣内，皴坯砖绿豢，錾磅锲憝歪雾分裂，堵塞攘魏殍暖_ 魏遂，迸露玻蓼光合 作用的主体。 岱) 消糕海水中游解氧。磊濑的降解火塞消耗水体中鹃氧，然两海水复氧的 擞要途径一大气溶氧又被油膜阻碍，赢接导致海水的缺氧。 ( 4 ) 毒化作用。磊浊中所含的稠环芳镶烃对生物体呈剧毒，且毒性明显与芳 弼：的数霹和烷基纯程度有关。麓先大分予化台物的绝对毒馁很高，丽稔水中，低 玲予类由予具有很强的水溶性和后续的很大生物可利用率，也表现出剧烈毒性影 镌。烃类经过生秘謇熊耱食钫链传递麓遴步翔蓉l 危害。存疆据表嗳烃类有致突 变和致癌作用。而慢性石油污染的生态学危害更难以评估。 ( 5 淫；稼效应。考薅弱大洋蘧大气孛c o s 懿汇，嚣i 瘗污染毖将热蘩滋宣效应， 也可能促使厄尔尼诺现象的频繁发生，从而间接加重“全球问题”。 缁) 酸秘滨海湿魏。石淫秀发等久为溪动导致我潼滨海漫迪丧失严霪。 1 6 胶州湾石油烃与营养盐对浮游植物和细菌的作用 2 富营养化及石油烃污染物的生态环境效应 2 。 浮游植物对繁葵盐的暇牧凄力学聚究 在正常的自然避岸水体中，春季浮游植物优势种一般为娃藻。夏攀随着跃屡 的形成和麓强，表层承俸中营养盏浓度降低，逐渐成为浮游撩物生长斡隈翩困子， 从而使浮游植物优势种逐渐由硅藻转为甲藻等其他浮游植物。然而，巍陆源和沿 簿养殖誊落莠纯废隶怒低营莠簸海送或蘩养薤蔽露承域输入孵，会使该海域浮游 植物种类靛生演替乃至生态系统失衡，弓l 发一些“意外”的浮游植物种类，甚至 蠢害藻移类熬产生( y a m o c h i ，1 9 8 4 ；p a e r l ，1 9 9 7 ；1 薮, 溺，寒臻逐，1 9 9 9 ) 。般莰隽， 在一定的水动力、气象和人类活动影响条件下，浮游植物的艇长和演赫主要决寇 于生携、化学和生携化学嚣素秘过程。实骣上，塞营莠化通常只会号| 越浮游植物 生物量的增加，但陆源和沿岸养殖等废水中营养盐比例完全不同于海水，由此会 零 起沿岸海域营养数比铡豹变化乃至失调，从冠影致浮游撼物种类组成的变化， 甚至引起有害藻水华的发生( m a r a n o ne ta 1 。1 9 9 6 ：洪君超等，1 9 9 4 ) 。避一步讲， 在一定温度和光照条l 牛下，浮游植物对营养盐的竞争吸收和浮游动物选择性摄食 燕决定手浮游植镌囊长帮演瞽酌两个关链因素和过程( l o m s d a l e 畦a l + ，1 9 9 6 ；乔方 利等，2 0 0 0 ) 。有关研究表明，随着富静养化程度的提高，浮游植物生长不仅决 疯子霹营养登懿嚷牧速率，恧豢迄决定予浮游臻貔鹣选择毪缀食，嚣遴鬻条终下 的“美食”浮游植物优势种在寓营养化条件下往往会被“糟食”浮游植物所代替 ( r i e g n m a k u i p e r s , 1 9 9 4 ；王海捡等，1 9 9 4 ) 。表噩乏霹觅，键营莠纯攀仅影酶浮 游植物生物蓬，而且也影响浮游生物链中浮游植物和浮游动物的种类缀成。研究 海洋植物懿营券盐瑕牧动力学，萄以了鳃浮游植物慰营养盐的作焉亵裁粪盐对海 洋初级生产力的调控机制，并_ i 鼹过获得的参数对浮游植物的嫩态习性和特点作出 接颧及阐耩，从丽了解它们在熬个生态鬏统中的佟鼹和功 ；跃朱小明，1 9 9 8 ) 。 自从认识到海洋浮游植物的生长与鬻养盐浓魔的关系赢，许多学老开始对浮 游植物吸收营养盐的幼力学过稷进行了研究，尤其是发现浮淤植物吸收营养盐与 浮游植物的生长并不同步詹。骈究海洋黧物的营葬盐吸收动力学，可敬了解浮游 嫩物对营养盐的作用和营养盐对海洋初缀生产力的调控机制。并通过获得的参数 瓣浮游生纺翡生态习往裙特点绍击推断及鹇释，觚褥了解宅 | j 在整个黧态系统串 中国海洋大学硕士学位论文 的作用和功能f 朱小明等，1 9 9 8 ) 。 自1 9 6 7 年d u g d a l e 第一次提出用著名的酶促动力学m i c h a e l i s - m e n t o n 方程 表示稳态时n 0 3 。、n h 4 的吸收理论模型，即用它来描述稳态时藻类对营养盐的 吸收速率和外部营养盐浓度的关系后，目前有许多学者应用此方程来研究海洋浮 游植物对营养盐吸收的动力学过程( c a p e r o n , 1 9 7 2 ；d o d d s ，1 9 9 5 ； i s t v a n o v i c s ，1 9 9 5 ：g e i d e r , 1 9 9 7 ：朱小明等，1 9 9 8 ) 。m i c h a e l i s - m e n t o n 方程可 以定量描述稳态时藻类对营养盐的吸收速率和外部营养盐浓度的关系，它表明当 外界营养盐浓度较低时，外加营养盐对吸收有显著的促进作用，而当介质中的营 养盐浓度达到一定程度时，继续外加营养盐对其吸收无多大促进