东地中海海岸石油焦油污染沉积物的生物降解潜力及微生物群落动态研究

本研究通过实验室微宇宙实验揭示了东地中海海岸沉积物中石油焦油（含n-烷烃和PAHs）的生物降解动力学，发现28°C下总烷烃降解速率达0.1106 day?1 ，并首次解析了以Erythrobacter、Alcanivorax等为核心的微生物群落演替规律，为海洋石油泄漏的生物修复策略提供科学依据。

　　

东地中海海岸石油焦油的生物降解与微生物动态

研究背景

东地中海海岸因石油开采活动面临严重的焦油污染威胁。2021年以色列北部油轮泄漏事件导致大量焦油残留物冲刷至黎巴嫩南部海岸，危及濒危海龟栖息地。焦油是石油经物理化学风化形成的半固态残留物，富含高分子量烷烃和PAHs，其环境行为与微生物降解机制尚不明确。

实验设计与方法

研究采用黎巴嫩提尔海滩受污染沉积物，在18°C和28°C（模拟当地冷/暖季水温）下进行56天微宇宙实验。焦油污染剂量为0.7 g/kg沉积物，通过GC-MS监测n-烷烃（C₁₀
-C₃₅
）和16种PAHs（如萘、芘）的降解动力学，并利用16S rRNA测序解析微生物群落演替。

降解动力学结果

• 温度效应：28°C下总烷烃降解速率（0.1106 day^?1
  ）是18°C（0.0353 day^?1
  ）的3倍，PAHs降解速率亦翻倍，符合Q₁₀
  规律。
• 组分差异：低分子量烷烃（如nC₁₂
  ）降解最快，而异构烷烃（植烷、姥鲛烷）抗性较强；三环PAHs（菲、蒽）降解速率高于四环（芘、?）。
• 去除率：56天后28°C组烷烃和PAHs去除率分别达97.8%和92.5%，显著高于18°C组（84.7%和72.2%）。

微生物群落演替

• 初始阶段：Gammaproteobacteria（64.9%）主导，含Woeseia（14.7%）和Marinobacter（4.8%）等降解菌。
• 中期演替：18°C下Bacillus（61.7%）和Erythrobacter（30.4%）协同降解；28°C则快速转为Alcanivorax（19.1%）和Pseudomonas（5.8%）主导。
• 温度特异性：18°C下Bacillus持续活跃，而28°C促进Rhodococcus（14.8%）等PAHs专性降解菌增殖。

关键菌属功能

• Erythrobacter：Alphaproteobacteria代表，在降解后期占比超70%，可能参与高分子量烃类代谢。
• Alcanivorax：专性烷烃降解菌，28°C下提前出现并与Marinobacter协同加速C₂₂
  -C₃₅
  烷烃去除。
• Bacillus：18°C下通过生物表面活性剂促进PAHs溶解，但其丰度在高温下受PAHs毒性抑制。

研究意义

该研究首次系统阐明了东地中海海岸焦油降解的微生物驱动机制，证实土著微生物群落具备自然修复潜力。成果可为未来石油泄漏事件的生物修复方案提供两类指导：

1. 监测策略：通过分子技术追踪Erythrobacter、Alcanivorax等指示菌群评估原位降解潜力；
2. 干预措施：在低温环境中补充Bacillus菌剂，高温条件下引入Pseudomonas-Rhodococcus联合菌群以强化PAHs降解。

（注：全文数据及结论均基于原文实验，未添加外部信息。）