原位产表面活性剂菌群协同增效修复原油污染土壤的机制与应用研究

针对原油污染土壤修复效率低下的难题，伊朗Razi大学团队通过构建含Roseomonas aestuarii、Pseudomonas oryzihabitans等4株产表面活性剂菌的复合菌群，在10%高浓度原油污染土壤中实现64.65%降解率（120天），证实原位生物表面活性剂（surfactin和rhamnolipid）生产可替代外源添加策略，为极端环境石油污染治理提供新方案。

　　

石油污染是当前全球面临的重大环境挑战，原油中的烷烃、芳香烃等持久性有机物会严重破坏生态系统功能。传统物理化学修复方法成本高昂且易产生二次污染，而自然微生物降解又面临效率低下、耗时漫长等问题。尤其在中东等干旱高温地区，极端环境条件更使修复难度倍增。如何突破烃类物质生物利用度（bioavailability）限制，成为提高原油污染土壤修复效率的关键科学问题。

伊朗Razi大学植物保护系的Saman Hosseini、Rouhallah Sharifi与石油化工工程系的Alireza Habibi团队，从伊朗Dehloran油田极端环境（50°C高温、100 dS m^-1
高盐）中筛选出4株具有产表面活性剂能力的烃类降解菌：产表面活性素（surfactin）的Roseomonas aestuarii NB833、产鼠李糖脂（rhamnolipid）的Pseudomonas oryzihabitans NC392、兼具芳烃/烷烃降解能力的Pantoea agglomerans NB391以及耐极端条件的Arthrobacter sp. NB392。研究人员创新性地将这些菌株构建为复合菌群，系统评估了其在水体和土壤微宇宙（microcosm）中对10 g kg^-1
高浓度原油的修复效能，相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究采用三大关键技术：1）从伊朗Dehloran油田污染土壤分离耐极端条件菌株；2）通过GC-MS分析SARA（饱和烃、芳香烃、胶质和沥青质）组分变化；3）设置土壤微宇宙实验（含10%原油的2 kg灭菌土壤），比较菌群与单一菌株、添加外源生物表面活性剂（1000 ppm surfactin:rhamnolipid=1:1）等处理的降解差异。

生物降解在水体系统中的表现
在含10 g L^-1
原油的M9培养基中，复合菌群展现出显著协同效应：6天内降解率达94.5%（1.56 g L^-1
day^-1
），较单一菌株最高提升35%。有趣的是，外源添加生物表面活性剂未显著改变降解效率，暗示菌群原位生产的surfactin和rhamnolipid已足够维持烃类生物利用度。GC-MS显示菌群可均匀降解C₅
-C₃₀
烷烃，而单一菌株多偏好特定碳链长度。

土壤微宇宙中的修复效能
在模拟实际污染场景的120天实验中，复合菌群使土壤总石油烃（TPH）去除率达64.65%（0.5387 g kg^-1
day^-1
），显著高于对照组的11.89%。添加外源生物表面活性剂仅轻微提升至65.97%，再结合色谱分析发现，菌群对长链烃（如C₂₇
heptacosane）的降解率仍达78.87%，证明其分泌的surfactin和rhamnolipid有效克服了土壤基质传质限制。

讨论与展望
该研究首次证实：1）极端环境筛选的土著菌群通过surfactin和rhamnolipid原位生产，可替代昂贵的外源生物表面活性剂添加；2）菌群成员间存在降解功能互补——P. agglomerans降解芳烃、R. aestuarii和P. oryzihabitans分别通过surfactin和rhamnolipid提高烃类溶解度，Arthrobacter则贡献广谱降解能力；3）在50°C高温、高盐条件下仍保持活性，特别适合中东地区油田修复。相比前人研究（如Pseudomonas aeruginosa SR17需6个月达80%降解率），该菌群在120天内取得相当效果且无需持续添加外源剂，具有显著成本优势。未来可进一步优化菌群配比并开展田间试验，推动其在石油污染原位修复中的实际应用。