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随着能源需求增长，低品位原油加工产生含环烷酸（NAs）的石油废水，污染环境且危害生物。研究人员以枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）为对象，研究其对商业及模型 NAs 的降解。结果显示该菌能有效降解，为污染废水处理提供新方案。
在当今时代，全球对能源和石油基产品的需求持续攀升，传统轻质原油却日益枯竭。在这样的大背景下，低品位原油成为了工业界的新选择，其产量近年来有了 0.3% 的增长。然而，这背后却隐藏着严重的环境问题。低品位原油加工过程中会产生大量石油废水（PWW），其中包含油砂加工受影响水（OSPW）和石油炼制废水（RWW） 。这些废水里有一种令人头疼的物质 —— 环烷酸（NAs），它是多种羧酸的混合物，结构复杂。NAs 在原油和 PWW 中大量存在，在 OSPW 里浓度能达到 40 - 120mg/L，在 RWW 排放物中浓度为 2.8 - 11.6mg/L，甚至高达 135mg/L。而且，它的半衰期长达 12.8 - 13.6 年，非常难以降解。石油泄漏也会让 NAs 在环境中不断积累，像大连湾在 7.16 石油泄漏事故后，沉积物中的 NAs 含量比多环芳烃（PAHs）高出 10 - 30 倍。
NAs 的危害可不小，它对藻类、鱼类、哺乳动物、两栖动物、无脊椎动物和植物等众多生物都有毒性，甚至还存在诱变和致畸的健康风险，对人类的致死剂量为 11.0g/kg。面对这些严峻问题，如何有效去除环境中的 NAs 成为了科研人员亟待攻克的难题。
在这样的研究需求下，有研究人员开展了相关研究，虽文中未提及具体研究机构，但他们将目光聚焦在了一种常见的兼性细菌 —— 枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）上。这一研究成果发表在了《Environmental Pollution》杂志上。研究人员从石油污染土壤中分离出枯草芽孢杆菌，探究它对商业环烷酸以及模型环烷酸（己酸和苯甲酸，分别代表线性和芳香族环烷酸）的降解能力。研究发现，枯草芽孢杆菌能有效降解浓度高达 100mg/L 的商业环烷酸。己酸在 48 小时内就能完全降解，而苯甲酸由于其芳香结构，代谢完全降解则需要 144 小时。这一成果为石油废水中 NAs 的处理提供了新的方向和可能，有望成为解决环境污染问题的有效手段。
研究人员在开展此项研究时，运用了多种关键技术方法。在菌株筛选环节，利用原油作为主要底物进行富集培养，通过定性和半定量的 2,6 - 二氯酚靛酚（DCPIP）染料还原法来确认菌株的降解效果，该方法基于电子转移代谢反应原理，通过观察染料颜色变化判断菌株活性 。此外，还采用了气相色谱 - 质谱联用（GC - MS）技术分析降解途径，通过检测中间产物来推断降解过程。
菌株筛选与确认
研究人员选择成分复杂的原油作为富集底物，对菌株进行筛选。经过培养后，运用 DCPIP 染料还原法验证菌株功效。实验发现，含有细菌菌株的培养瓶中，染料颜色从初始的深蓝色（45mg/L）变为无色（5 - 7mg/L），这是因为细菌发生了电子转移代谢反应。而没有细菌的对照组则无明显颜色变化，由此确认筛选出的菌株具备降解能力。
降解实验与生长动力学研究
研究人员在优化条件（温度 36°C、pH 6.0、盐度 0.5%）下，对枯草芽孢杆菌降解商业环烷酸进行实验。144 小时内，总有机碳水平降低了 47.61±3.609%，表明该菌能够将有机环烷酸作为唯一碳源进行矿化。同时，研究枯草芽孢杆菌在己酸和苯甲酸上的生长动力学，发现其符合 Monod 生长模型，在己酸上的最大比生长速率（μmax）为 0.17344±0.004 day-1 ，在苯甲酸上为 0.15088±0.006 day-1 。
生物降解动力学研究
在研究枯草芽孢杆菌对己酸和苯甲酸的生物降解动力学时，发现其符合非线性一级速率模型。己酸的降解速率常数（k）为 0.43±0.084 hr-1 ，半衰期（t1/2）为 13.37 小时；苯甲酸的速率常数为 0.12±0.02 hr-1 ，半衰期为 29.52 小时，这表明己酸的降解速度比苯甲酸更快。
降解途径解析
通过 GC - MS 分析，研究人员鉴定出邻苯二酚和粘康酸是关键中间产物，由此推测出枯草芽孢杆菌降解环烷酸的潜在代谢途径，进一步明确了其降解机制。
研究表明，从石油污染土壤中分离出的枯草芽孢杆菌，对模型环烷酸盐（己酸和苯甲酸）以及商业环烷酸混合物都有良好的降解能力。它能够有效降解浓度达 100mg/L 的商业环烷酸，不同结构的环烷酸降解时间存在差异。同时，研究还明确了其生长和生物降解动力学模型，解析出可能的降解途径。这一研究为利用微生物处理石油废水中的环烷酸污染提供了理论依据和实践参考，在环境污染治理领域具有重要的意义，有望推动生物修复技术在石油废水处理中的实际应用，为解决石油污染问题提供新的技术手段，助力环境保护和生态恢复。
