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石油烃（TPH）污染危害大，研究人员针对其对土壤微生物的影响展开研究。运用多种技术，发现 TPH 改变微生物群落结构和功能，确定了敏感生物指标。该研究为北方石油污染土壤生物修复提供理论支持。
石油，这个在现代社会中扮演着重要角色的能源物质，在为人们的生活和工业发展提供动力的同时，也带来了不少麻烦。随着全球对石油需求的不断攀升，石油开采、炼制和运输过程中频繁出现的泄漏事故，让大量石油烃（Total Petroleum Hydrocarbon，TPH）涌入土壤环境。TPH 就像隐藏在土壤中的 “小恶魔”，它化学性质复杂，还具有毒性，被美国环境保护署（EPA）列为优先污染物。这些含油废弃物严重威胁着生态系统和生物的生存，土壤中的微生物作为生态系统的 “清道夫”，首当其冲受到影响。
以往研究表明，微生物降解是清除环境中石油污染物的自然机制，那些拥有石油烃降解基因的微生物，能把有毒的烃类当作 “食物”，通过自身代谢途径将其分解。不过，TPH 含量不同，微生物的代谢能力和群落结构也会大不一样。而且，石油烃降解过程和土壤微生物的碳氮循环关系密切，但目前对于它们之间的耦合机制，科学家们还没有完全弄清楚，这就像在生物修复的道路上设置了一道障碍，阻碍了有效治理石油污染土壤的步伐。
为了攻克这些难题，来自国内的研究人员开展了一项深入研究。他们以陕北油田为研究对象，通过采集不同污染程度的土壤样本，利用高通量测序技术、KEGG 数据库功能基因注释等手段，探究土壤微生物对 TPH 污染的响应，寻找潜在的生物指示物，进而为北方石油污染土壤的生物修复提供理论支持。这项研究成果发表在《Biochemical Engineering Journal》上，为该领域的发展注入了新的活力。
研究人员主要采用了化学分析、高通量测序以及 KEGG 数据库功能基因注释这几种关键技术。在样本方面，他们采集了陕西志丹某油井附近石油烃背景值低于 500mg/kg 的无污染土壤，以及长庆油田第六采油厂的实验原油，以此来模拟不同污染程度的土壤样本 。
土壤微生物群落结构变化
研究人员通过对比不同污染程度土壤样本中微生物的种类和数量，发现 TPH 污染对土壤微生物群落稳定性和功能结构产生了显著影响。在受污染的土壤中，放线菌（Actinomycetes）的相对丰度比未受污染土壤增加了 14.03 - 25.06%，子囊菌（Ascomycetes）和被孢霉（Mortieres）的相对丰度分别增加了 0.85 - 2.2% 和 1.62 - 2.39%。这表明 TPH 污染改变了土壤微生物的组成，不同种类的微生物对 TPH 的耐受和响应能力不同。
敏感生物指示物的确定
借助 Mantel 检验分析，研究人员识别出诺卡氏菌属（Nocardioides）、未分类的微球菌科（unclassified - Micrococcaceae）、链霉菌属（Streptomyces）和赤霉菌属（Gibberella）是石油污染的可靠生物指示物（p <0.05）。这意味着在检测土壤石油污染时，可以重点关注这些微生物的变化情况，它们就像是土壤健康的 “小卫士”，一旦出现异常，就能及时向人们发出石油污染的信号。
微生物群落网络分析
通过网络分析，研究人员发现石油烃增强了微生物群落的复杂性，受污染土壤中的网络边缘数量比未受污染土壤增加了 20 - 90%。这说明石油污染使得微生物之间的相互关系变得更加复杂，它们之间的协作或竞争关系可能发生了改变，这种变化对于理解土壤生态系统的稳定性和功能具有重要意义。
微生物代谢途径预测
利用 PICRUSt2 功能预测，研究发现 TPH 污染改变了微生物的代谢途径，细菌代谢过程和真菌生物合成过程在总途径中占主导地位（>60%）。此外，参与氮转化的硝化基因丰度与土壤含油量呈正相关，而反硝化和固氮基因与 TPH 含量呈负相关。在碳循环方面，受油污染土壤中参与碳光合作用固定的功能基因表达受到抑制，羟基丙酸 - 羟基丁酸循环（M00375）成为主要的碳循环途径。这一系列结果揭示了 TPH 污染对土壤微生物碳氮代谢的具体影响机制。
研究结论表明，石油烃污染显著改变了土壤微生物群落的结构和功能。细菌群落对 TPH 胁迫的敏感性高于真菌群落，研究确定的敏感生物指示物为石油污染土壤的监测提供了重要依据。网络分析显示，随着 TPH 水平的升高，微生物关系从合作转向竞争，这有助于理解土壤生态系统在污染胁迫下的演变规律。
该研究的意义重大，它不仅揭示了石油烃污染土壤中微生物的响应机制，还为北方地区石油污染土壤的生物修复提供了理论支持。通过确定敏感生物指示物和了解微生物群落的变化规律，科学家们可以更精准地评估土壤污染程度，制定更有效的生物修复策略，从而保护土壤生态环境，保障生态系统的稳定和生物的健康。这项研究成果为石油污染土壤的治理开辟了新的思路，推动了相关领域的进一步研究和发展 。
