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By Lynn Yarris, August 24, 2010
在墨西哥灣 BP 深水地平線（Deepwater Horizon）鑽油平台爆炸案之後的一段時間內，在海底 3,600 - 4,000 英尺間形成了分散油柱（dispersed oil plume）並從事發源頭向外延伸了大約 10 英里。在 LBNL 科學家所完成的密集研究中，發現由一種未知的新微生物物種領頭的微生物活動，其分解原油的速度比預期更快，而這種分解作用發生時，顯然耗氧程度並不高。
"我們的發現證明，原油的湧入顯著地刺激與已知石油分解微生物密切相關的深海嗜冷性γ-變形菌（deep-sea psychrophilic gamma-proteobacteria），從而深深地改變了微生物社群，" Terry Hazen 表示，Berkeley Lab 地球科學部門的微生物生態學家以及 Energy Biosciences Institute 的首席研究者，他領導此研究。 "這種嗜冷性石油分解者的增生（enrichment）及其快速地石油生物分解速率顯然是我們所觀察到的、深水分散油柱快速減少背後的主要機制。"
墨灣 BP 深海油井不受控制的原油井噴為史上最深且規模最大的原油外洩事件。水柱的極端深度以及此事見的嚴重性引發許多問題。此外，為了避免大量具高度可燃性墨灣輕原油（light crude）抵達海面，BP 在油源部署了數量空前的商用石油分散劑 COREXIT 9500 並創造出羽狀的微型石油粒子。雖然 COREXIT 的環境影響在表面水域應用中已有超過十年的研究，不過其在墨灣海洋生態系之深水處的潛在衝擊性與效力則仍未知。
Hazen 等人對於分散油柱當中之微生物基因的分析揭露了各種碳氫化合物分解者，其中某些與各種原油污染物的濃度改變強烈相關。當油柱從源頭擴散後，原油成份變化的分析顯示出比預期中更快的生物分解速率，烷類的半衰期範圍從 1.2 到 6.1 天。
"我們的發現 -- 那提供了迄今深水分散油柱微生物活動的第一手資料 -- 指出一種很大的可能性：深海中存有油柱的固有生物復育（bioremediation），" Hazen 說。"這些發現也證明，嗜冷性原油分解微生物族群及其相關微生物社群，在控制墨西哥灣深海油柱的最終命運與後果上，扮演著重要的角色。"
這項研究的結果報告在 Science 期刊（2010.08.26 線上版）一篇名為「Deep-sea oil plume enriches Indigenous oil-degrading bacteria」的論文中。
Hazen 等人在 2010 年 5 月 25 日開始他們的研究。
在那時候，墨西哥灣深處仍是一處相對未經探索的微生物棲息地，在那裡溫度在攝氏 5 度上下，壓力相當巨大，而且碳在那邊的數量很少。
"我們部署二艘船以測定深水油柱的物理、化學以及微生物特性，" Hazen 表示。"原油從受損的油源流出代表著巨量的碳輸入水柱生態系，同時我們懷疑原油中的碳氫化合物成份可能權充作深海微生物的碳基質，而科學資料為明確的結論所需。"
Hazen，他在過去研究過為數眾多的漏油地點，是 Berkeley Lab 地球科學分部，環保生物科技生態學部門與中心的領導者。他利用他所持有的 Energy Biosciences Institute (EBI) 輔助金進行這項研究，藉此了解微生物所強化的碳氫化合物恢復。EBI 是由加州大學所主導的合作關係，其中包括 Berkeley Lab 與 Illinois 大學（其獲得來自 BP 分十年提供的、5億美元輔助金）。
Science 論文中的結果是基於超過 200 份樣本的分析。這些樣本在 2010 年 5/25 至 6/2 間，自 17 處深水地點蒐集。樣本的分析則因使用獲獎的 Berkeley Lab PhyloChip 之最新版本而獲得提升。那是一種信用卡大小的、基於 DNS 的微陣列，那能快速、精確與廣泛地在來自任何環境源的單一樣本中偵測出 5 萬種不同的細菌與古菌，且無須進行任何培養。利用 Phylochip 讓 Hazen 等人能夠測定，在油柱中佔優勢的微生物是一種新物種，與海洋螺菌（Oceanospirillales）科的成員密切相關，尤其是 Oleispirea antarctica 以及 Oceaniserpentilla haliotis。
Hazen 等人將攝氏 5 度下比預期還快的原油分解速率部份歸因於天然的墨灣輕油，那包含大量易揮發化合物，那更容易被生物分解。
因為小型原油粒子以及油柱中的低整體原油濃度，COREXIT 分散劑的使用或許也加速了生物分解。此外，在一段長時間之後，墨灣海床以天然速度屢屢發生的不連貫原油滲漏，也許使深海微生物社群產生適應性變化，能增加碳氫化合物的分解速度。
關於微生物在深水油柱中的原油分解所產生的一項顧慮是，微生物也會在油柱中消耗大部份的氧，在水柱中創造出所謂的「死亡區域」，在那裡生物無法生存。在其研究中，Berkeley Lab 研究者發現，在油柱外的氧飽和度是 67% 而在油柱內則是 59%。
"在海水中鐵的低濃度也許防止了氧濃度因石油之生物分解需求所致，更加陡然的下降，因為許多碳氫化合物分解酵素都有鐵這種成份，" Hazen 說。"這裡沒有足夠的鐵來形成更多這些酵素，碳的分解速度將更快，但也會消耗更多氧。"
※ 相關報導：
＊ Deep-Sea Oil Plume Enriches Indigenous Oil-Degrading Bacteria
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/sci;science.1195979v2
Terry C. Hazen, Eric A. Dubinsky, Todd Z. DeSantis,＊ 在海中加鐵能對抗暖化？答案沒這麼簡單
Gary L. Andersen, Yvette M. Piceno, Navjeet Singh,
Janet K. Jansson, Alexander Probst, Sharon E. Borglin,
Julian L. Fortney, William T. Stringfellow, Markus Bill,
Mark S. Conrad, Lauren M. Tom, Krystle L. Chavarria,
Thana R. Alusi, Regina Lamendella, Dominique C. Joyner,
Chelsea Spier, Jacob Baelum, Manfred Auer, Marcin L. Zemla,
Romy Chakraborty, Eric L. Sonnenthal, Patrik D'haeseleer,
Hoi-Ying N. Holman, Shariff Osman, Zhenmei Lu,
Joy D. Van Nostrand, Ye Deng, Jizhong Zhou, Olivia U. Mason
Science, Published Online August 24, 2010
doi: 10.1126/science.1195979
＊ 科學家發現三種不需要氧的多細胞生物
＊ 清潔有毒土壤的技術
＊ 製造塑膠不再需要使用原油
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