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根据新的研究,天然气而非石油,帮助启动了微生物大量繁殖,这些微生物正在消耗“深水地平线”灾难期间泄漏到墨西哥湾的各种碳氢化合物。加州大学圣巴巴拉分校的生物地球化学家大卫·瓦伦丁和他的同事追踪了至少四个不同的气态碳氢化合物羽流,在一次6月份的研究航行中——不仅仅是先前由另一组科学家报告的一个羽流。
四个羽流中的微生物群落首先处理易于消化的碳氢化合物,例如丙烷、丁烷和乙烷,这些碳氢化合物在高压和低温的深水环境中被阻止快速冒到水面。研究表明,只有在消耗了这些气体,从而促进了种群增长之后,更大的群落才转向更难食用的化合物,例如能量密集但难以分解的甲烷和更长链的碳氢化合物,例如构成石油的烷烃。
这项9月16日在《科学》杂志在线发表的发现表明,早期的报告——来自美国政府和其他微生物生态学家——可能过于乐观地评估了这种细菌清理泄漏的速度。瓦伦丁认为,这些乐观的评估可能误以为细菌消耗丙烷等同于消耗石油泄漏中其他更重的碳氢化合物,这可能错误地表明微生物已经处理了更大数量的石油产品。
瓦伦丁说:“他们可以在几天之内清除所有这些气体。” “毫无疑问,[微生物对这些气体的消耗]都发生在最初的几周内,无论是几天还是一周半。” 但他补充说:“种群必须增长到有潜力做到这一点的程度。这无疑比之前报道的要慢。”
在6月11日至21日期间,瓦伦丁和他的同事在距离“深水地平线”灾难12.5公里范围内的31个不同地点对海水和海洋微生物世界进行了采样。结果表明,天然气消耗而非石油导致了最初的细菌大量繁殖,导致氧气水平比正常水平下降了多达35%,因为微生物正忙于大吃大喝并生长。
瓦伦丁说:“稳定同位素和示踪剂测量结果表明碳氢化合物气体的快速消耗——丙烷、乙烷和丁烷——……这是氧气消耗的主要原因。” 而且细菌的生长没有面临任何其他限制,例如缺乏其他重要营养物质。“似乎没有任何真正的限制,除了生物体自身的生长速度。”
至于这些细菌,先前的研究已经确定了一种新的、异常长的海洋螺菌目成员是石油泄漏的主要吞噬者。但是瓦伦丁和他的同事发现在他们研究的每个独立羽流中,Colwellia和Cycloclasticus属的成员占主导地位。这些微生物是应对英国石油公司MC252井从墨西哥湾海底喷出的碳氢化合物的第一批反应者。
瓦伦丁和他的同事确实在至少一个样本中发现了海洋螺菌目成员占主导地位。目前尚不清楚这代表着一个演替性繁殖,还是海洋螺菌目的发现与该羽流的特定生态有关。例如,随着Colwellia和Cycloclasticus细菌大量繁殖,它们的自然捕食者可能会随之而来,从而有可能消灭它们,并为海洋螺菌目清理道路。瓦伦丁指出:“大自然不一定喜欢大量繁殖。”
同样有可能的是,随着碳氢化合物羽流的老化,相同的生物体改变了它们的饮食,在转向它们也可以消化的更长链的石油化合物(称为烷烃)之前,吃掉了所有存在的丁烷、乙烷和丙烷。瓦伦丁说:“我们怀疑这可能发生了,但我们还没有直接证据。”
当然,尚未从开始到结束跟踪任何羽流(并且不太可能跟踪任何羽流,因为石油不再从泄漏的井中流出),但瓦伦丁本月再次返回墨西哥湾,登上国家海洋和大气管理局的“双鱼座”号船,以研究深层羽流的长期命运。9月15日与《大众科学》交谈时,他被告知碳氢化合物检测再次出现峰值,这表明泄漏的“深水地平线”石油仍然可以在深水中检测到。他说:“它非常稀释,因为它已经混合了,但水中肯定有一些东西”,这与美国政府以及其他科学家今年夏天更乐观的报告相矛盾,他们认为大部分石油泄漏已经消失。“在墨西哥湾的非常广阔的区域内,仍然存在持续的氧气异常。”
这种影响可能对细菌以外的生物,从微小的浮游动物到在这些深度觅食的巨大抹香鲸,产生什么影响,仍有待发现。但是,很明显,微生物正在对泄漏石油的命运产生巨大的影响,它们吞噬碳氢化合物并将石油漂移到海底,覆盖那里的沉积物。海底的最终物质包括更重和未消化的石油,例如焦油球,以及死细菌、它们的排泄物和这些聚集物在下沉过程中拾取的碳氢化合物分子的球状物。
同样,瓦伦丁和他的同事在2009年5月15日出版的《环境科学与技术》杂志上表明,从加利福尼亚州煤油点的一个天然渗漏处流出的大部分碳氢化合物最终都沉积在海底,而不是被水中的微生物消化。对于英国石油公司泄漏井喷出的超过6亿升的石油来说,情况可能也是如此,这与更乐观的报告提出的希望背道而驰。