微生物导弹是复合微生物（共生噬油菌群）和新材料的复合体，它涉及到物理、化学、材料、生物多学科的交叉与融合。目前，我们从海洋油污染过的底泥中分离驯化出几十种噬油菌，这些噬油菌只以石油为食物，没有石油将迅速死亡，不会产生生物入侵胁迫。但是，直接撒到大海里因风浪流作用难以生存。团队研发出可漂浮、易降解、亲油包水、具有靶向性的复合新材料。我们将复合微生物加载到新型材料上，用于处理海洋溢油污染。
技术优势：海洋溢油污染是世界性共同灾难，影响较大的国内有大连湾溢油（2010年）、蓬莱康菲溢油（2011年）、青岛黄岛溢油事故（2013年）、长江口“桑吉号”油轮爆炸（2018年）等，不但造成巨大的经济损失，而且给海洋环境带来难以修复的生态灾难。研究高效彻底清除油污染的方法，是各政府和科研部门极为关注的责任。目前使用的主流清理方法是物理法和化学法，二者可以快速清理大部分的溢油。但对于物理法无法清除的海面薄油膜、乳化油和沙滩的残油，以及化学药品被禁止使用的近海岸，生物法体现了无可替代的重要作用。鉴于自然界中每年有130万吨原油通过渗透泄露到海洋，这些原油最终的归宿是由海洋微生物自然降解而消除，按照现有事故性溢油量计算，修复污染海域需要5000吨以上的海洋烷烃降解菌，项目的顺利实施，将带来巨大的社会效益。目前成功投放到现场的微生物修复产品为北京微业源的菌剂（处理大连湾溢油事故），但其菌剂为游离态微生物，无法解决海水的稀释、风浪的作用而导致菌剂流失的问题。而微生物固定到载体上之后抗干扰和耐受力明显增加，如使用活性炭和海藻酸钠固定石油降解菌；使用膨胀石墨、竹炭等作为固定化载体；使用合成高分子材料作为固定化载体，这些试验均取得了较好的效果，但研究多停留于实验室层面上。课题组致力于开发一种能追踪分散油污的可漂浮、易降解的复生物导弹材料，加载筛选得到的上百种嗜油菌，追踪降解油污。
技术优势：团队成员全部由相关专业博士组成，实验室筛选得到100多种石油烃降解菌。“复合微生物导弹”的设计理念为纳米材料经过分子设计、官能团修饰对溢油组分具有靶向性亲和效果。
微生物导弹载体具备以下特点：
（1）材料具有漂浮性，可悬浮于油水界面，为微生物的生长繁殖提供必需的营养、水和空间；
（2）亲油包水的核壳结构，内部具有亲水性，可以将营养液和降解菌加载到其中；
（3）核壳结构的高分子材料表面呈弱极性，交联有靶向性超疏水基团，能自动追踪、吸引油滴聚集，为微生物提供赖以生存的碳源；
（4）培养液中保有适宜浓度的表面活性剤，能够降低界面张力，増大油/水界面面积，增强微生物与油类的直接接触；通过表面活性剂的增溶、乳化作用，实现固定化颗粒附近油相在水相中的分散，提高油类的微生物可利用率；
（5）微生物可在该多孔载体外表面生成机械强度高的生物膜，又可在载体内孔中大量聚集，增大了微生物的聚集密度，而且提高了生物粒子承受水力负荷的能力。残油处理完毕之后，微生物失去赖以生存的碳源，会逐渐失活；而我们制备新型纳米高分子材料亦可自然降解，不会给环境带来二次污染。
关键技术指标：
（1）微生物导弹复合菌群由5~10种嗜油菌构成；
（2）处理海上溢油的微生物导弹材料具有靶向性、可漂浮、易降解；
（3）载体材料表现为高疏水性，滚动接触角θ接近150°；
（4）生物亲和材料的饱和吸油率大于20 g/g；
（5）微生物导弹7天对原油的降解率大于80%。
应用领域：每年通过各种渠道泄入海洋的石油和石油产品，约占全世界石油总产量的0.5%，倾注到海洋的石油量达200～1000万吨。航运排入海洋的石油污染物达160～200万吨，其中1/3左右是油轮在海上发生事故导致石油泄漏造成的。我国海上各种溢油事故每年约发生500起，特别是重大突发性溢油事故对海洋生态环境造成损害更为严重，例如大型船舶碰撞沉没、钻井平台和沿海炼油厂发生生产事故等。
新型生物降解型消油剂“复合微生物导弹”，可以最大限度减少污染损害，保护海域环境和海洋资源。既可以用作点源污染治理，又可以作为面源污染治理，快速高效地处理船舶溢油和钻进平台溢油对沙滩、海岸、港口、渔场等造成的污染。此外，该项目可以提高辖区溢油应急的“绿色”环保处置能力和水平，实现费用低、无二次污染的污染修复。微生物由固定化载体支持，能够克服游离态降解菌的弱点，增加对恶劣环境的耐受力，可以推广到溢油事故现场应急使用。按照现有事故性溢油量计算，进行污染海域的生物修复需要5000吨以上的微生物降解菌剂，以大连湾溢油为例，事故发生初期投入23吨菌剂，以售价每吨240万元计算，产出约5000万元。项目顺利实施将带来较高的社会效果、生态效益和经济效益。
山东交通学院
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