石油污染土壤微生物治理技術是一項極有發展前景的新技術 . 然而 , 石油中一些烴類化合物因具有較低的溶解度并強烈地吸附到土壤顆粒上 , 限制了微生物對這些烴類化合物的降解 . 表面活性劑具有增溶､分散等作用 , 能增加難溶烴類化合物在水中的溶解度 .
　　在微生物治理技術中 , 土壤中微生物種群構成是影響石油降解效率的另一個直接因素 . 在土壤生態系統中 , 石油烴降解菌普遍存在 , 但在數量上和降解效率上差異較大 . 在遼河油田石油污染土壤中存在多種石油烴降解菌 , 它們的除油效果各不相同 . 有關表面活性劑對石油降解菌的除油率的影響 , 國內很少有報道 . 為了研究表面活性劑對微生物除油的影響 , 利用從遼河油田中已分離出四株高效降解石油菌進行單獨除油試驗 , 以研究表面活性劑對單一菌株除油率的影響 .
1 材料與方法
1.1 試驗土樣
　　試驗用的石油污染土樣 , 取自遼河油田采油井附近 . 土樣取回后 , 經碎散、除雜、混勻、密封儲存 . 1.2 細菌的培養
　　已分離出的四株高效石油降解菌 , 經鑒定分別為微球菌屬 (Micrococcus sp.) ､黃桿菌屬 (Flavobacterium sp.) ､假單胞菌屬 (Pseudomonas sp.) 和無色桿菌屬 (Achromobacter sp.). 用上述 4 株降解菌進行除油試驗 , 其具體操作過程是 : 從瓊脂斜面培養基上接種純菌于含有石油的 100mL 的液體培養基的無菌瓶內 , 在 30 ℃條件下培養 48h. 四種菌懸液細菌的濃度依次為 5.4×10⁸/mL ､ 5.6×10⁸/mL ､ 5.1×10⁸/mL ､ 4.9×10⁸個 /mL. 微生物計數采用平板菌落計數法 .
1.3 濕熱滅菌
　　將玻璃器皿和試驗用土樣放入 YQSG 型高壓蒸汽滅菌器進行濕熱滅菌 , 在 121 ℃下滅菌 30min.
1.4 試驗用藥品
　　試驗中藥品 KH₂PO₄､ NaNO₃､ CHCl₃均為分析純 . 試驗中使用表面活性劑為 : 十二烷基苯磺酸鈉 (L.R, 分子式為 C₁₂H₂₅ C₆H₅OSO₃Na) 和曲拉通 X-100(L.R, 分子式為 C₃₄ H₆₂O₁₁ ).
1.5 試驗方法
　　本試驗采用生物泥漿法 . 將待處理土樣和含有氮､磷營養物無菌的表面活性劑水溶液配成固液比 1 ∶ 10 的懸液放入 HZQ-C 恒溫空氣浴振蕩器中進行試驗 . 溫度為 30 ℃ . 每個試驗用泥漿為 150mg/L, 放置在 250mL 的三角瓶中 , 每瓶接種 5mL 培養的菌液 . 振蕩器轉速為 120~130r/min, 處理時間為 21 天 . 本試驗氮源采用 NaNO₃, 磷源采用 KH₂PO₄ .KH ₂PO₄､ NaNO₃配制成試驗所需的濃度 , 其濃度依次為 77.3g/L ､ 9.87g/L, 使用時用移液管準確量取各 2mL. 在試驗過程中 , 生物泥漿的 pH 值在 6.8~8.5 之間 . 1.6 石油量測定
　　本試驗采用重量法 . 其過程為 : 準確稱取通過 0.25mm 篩孔土樣 15g, 用氯仿熱浸三次 , 將濾液濾入已稱重的燒杯中 , 在 50~55 ℃水浴上風干 , 在將燒杯移入 60~70 ℃烘箱中加熱 4h, 取出后干燥 , 冷卻 0.5h, 稱量 , 增加的重量即為土中的油量 .
2 結果與討論
2.1 表面活性劑對菌株除油率的影響
　　分別選用非離子表面活性劑曲拉通 X—100 和陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉 , 研究表面活性劑對不同細菌除油率的影響 . 試驗結果如圖 1 和圖 2 所示 .

圖 1 十二烷基苯磺酸對不同菌株除油率的影響

1――無色桿菌;2――假單胞菌;3――黃桿菌;4――微球菌

圖 2 曲拉能 X-100對不同菌株除油率的影響

1――無色桿菌;2――假單胞菌;3――黃桿菌;4――微球菌
　　由試驗結果可知 , 不同種表面活性劑對各種菌株的除油率影響不一 . 由圖 1 可知 , 十二烷基苯磺酸鈉對不同菌株的除油率在低濃度時無明顯抑制作用 , 在高濃度時均有抑制作用 . 當濃度達到 500mg/L 時 , 無色桿菌和黃桿菌幾乎無除油效果 , 而另外兩種菌株假單胞菌和微球菌的除油率受表面活性劑的影響也比較明顯 . 在 500mg/L 時 , 假單胞菌的除油率為 9.69%, 而不添加表面活性劑的對照樣的除油率為 19.52%, 下降幅度較大 , 為 50.36%. 微球菌的除油率為 2.26%, 其對照樣的除油率為 29.37%, 除油率下降幅度更大 , 達 92.31%. 由圖 2 看出 , 曲拉通 X—100 對不同菌株的除油率也有抑制作用 , 但在高濃度時其抑制作用較十二烷基苯磺酸鈉小 .
2.2 表面活性劑對細菌生長情況的影響
　　為了進一步探討表面活性劑對細菌的除油的影響 , 選用了除油率較高的黃桿菌進行試驗研究 , 以考察表面活性劑對細菌的生長活性的影響 . 試驗結果如圖 3 所示 .
　　圖 3 結果表明 , 生物泥漿中的細菌生長活性受表面活性劑影響較大 . 表面活性劑濃度在 50mg/L 時細菌的濃度與對照樣 ( 無表面活性劑 ) 相差不大 . 而在 250mg/L 時 , 細菌的除油率低于對照樣 ( 如圖 1 ､ 2), 而此時細菌的濃度 ( 如圖 3) 與對照樣的菌液濃度相比也有明顯的下降 . 另外 , 在本試驗的生物泥漿系統中 ,pH 值介于 6.8~8.5 之間 , 能保證細菌維持良好的生長活性 . 因此 , 在本試驗中 pH 值對細菌的生長活性影響不大 . 以上結果表明表面活性劑可能對細菌有毒害作用 .

　　　　　　　　　　　　　　　　圖 3 表面活性劑對細菌生長活性的影響
　　　　　　　　　　　　　　　1――曲拉通;X―100;2――十二烷基苯磺酸鈉
2.3 表面活性劑與細菌的相互作用機理
　　為了探討表面活性劑對細菌毒性作用的影響 , 進行了如下的試驗 : 接種 5mL 黃桿菌菌液于含有不同濃度的表面活性劑肉膏蛋白胨培養基中 , 培養 5d(pH 值為 6.8~8.0), 以觀察表面活性劑對細菌毒性的影響 . 試驗結果如圖 4 所示 .
　　圖 4 表明 , 不同濃度的表面活性劑對細菌的生長均有一定的抑制作用 . 表面活性劑濃度越高 , 細菌的數量就越低 . 以十二烷基苯磺酸鈉為例 , 當濃度為 250mg/L 時 , 每毫升培養基中細菌的數量與對照樣相比下降了 3 個數量級 . 本試驗表明表面活性劑對細菌的生長可能有抑制或毒性作用 .

                                                              圖 4 表面活性劑對細菌毒性的影響
                                              1 ——曲拉通 X—100;2 ——十二烷基苯磺酸鈉數
         有關表面活性劑的抑制或毒性作用可能有兩種 :(1) 表面活性劑與細胞膜的脂質物質相互作用 , 而破壞了細胞膜 .(2) 表面活性劑與酶或其他影響細胞基本功能的蛋白質發生了反應 . 表面活性劑對細菌的毒性隨著碳氫鏈的增長而增長 , 當含有聚氧乙烯鏈時 , 則隨著聚氧乙烯鏈加長而降低 . 本試驗中曲拉通 X—100 和十二烷基苯磺酸鈉可能與石油烴降解菌發生了上述兩種作用 , 從而使除油率下降 .
        　細菌的細胞膜是以液態的脂質雙分子層為基架 , 在雙分子層中鑲嵌著具有不同的生理功能的蛋白質 . 其中雙分子層是由磷脂類型的表面活性劑構成的 . 在雙分子層構型中 , 在其內側有磷脂的疏水端 , 而在其外表面上有親水基 , 借助于類脂脂肪酸殘基間的疏水力和親水基團間的靜電力 , 使膜結構保持相對的穩定性 . 外來表面活性劑分子 ( 如曲拉通 X—100 和十二烷基苯磺酸鈉 ) 可能通過替換或干擾脂質雙分子層使細胞膜遭到破壞 , 造成細胞內的成分破壞甚至死亡 . 也可能外來表面活性劑破壞其滲透性或使其機械破裂 .
　　表面活性劑與蛋白質的反應是極其復雜的 . 這種反應可能是改變酶蛋白的活性和結構 , 能溶解和削弱結構蛋白 . 陰離子表面活性劑發生此反應除與分子的疏水部分之間的非離子吸引力有關外 , 還可能與 pH 值影響表面活性劑與蛋白質二者的帶電荷基團之間的離子力有關 . 這種反應在不同的蛋白質與不同的表面活性劑之間各異 , 但都有蛋白質的溶解､沉淀以及亞單位的結合或離解 . 非離子表面活性劑與膜蛋白形成的復合體或多或少吸附在細胞膜上 . 形成的活性劑 - 蛋白質的復合體有可能使蛋白質從細胞膜上脫離下來 . 膜蛋白質是以球型結構鑲嵌在膜的脂質雙分子層中的 , 鑲嵌在膜中的蛋白質具有不同結構和功能 . 細胞膜所具有的各種功能在很大程度上也取決于膜內所含的蛋白質 , 細胞與周圍的環境之間的物質､能量和信息的交換 , 大多與細胞膜上的蛋白質有關 . 而表面活性劑與膜蛋白形成的復合體妨礙了正常的交換功能 .
　　在本試驗中表面活性劑對菌株除油有抑制作用 , 可能是表面活性劑的存在發生了上述反應 , 妨礙了細胞膜物質的交換或者膜上鑲嵌蛋白的活性 , 影響了石油降解菌除油的效果 .
3 結束語
　　通過兩種表面活性劑研究發現 , 陰離子和非離子表面活性劑都對細菌除油率有一定的影響 . 其中陰離子表面活性劑對細菌的活性具有明顯的抑制作用 , 非離子表面活性劑也有抑制作用 .
　　在治理石油污染土壤中 , 表面活性劑對微生物除油的影響非常復雜 . 有關表面活性劑的增溶作用對微生物除油的影響 , 以及表面活性劑對微生物毒性機理等方面的研究尚不完善 , 有待于進一步研究 .
參考文獻 :
[1] 金文標 , 宋藍暉 , 董曉利 , 等 . 油污土壤微生物的治理的影響因素 [J]. 環境保護 ,1998(10):27-28.
[2] 陳世和 , 陳鍵華 , 王士芬 , 等 . 微生物學原理 [M]. 上海 : 同濟大學出版社 ,1992.
[3] 胡家駿 , 周群英 . 環境工程微生物學 [M]. 北京 : 高等教育出版社 ,1996.
[4] 希金斯 IJ, 伯恩斯 RG. 污染的化學和微生物學 [M]. 武漢醫學院環境衛生學教研室等譯 . 北京 : 化學工業出版社 ,1981.