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深水地平线油井泄漏的甲烷被细菌吞噬

了解“深水地平线”石油钻井平台灾难如何导致墨西哥湾甲烷消耗菌激增。

作者:Ed Yong
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2010年4月20日,一股甲烷气泡冲上了“深水地平线”石油钻井平台的钻杆,冲破了沿途的所有密封和屏障。当它在平台表面爆炸时,其体积已经膨胀到原来的164倍。钻井平台在爆炸中被撕裂,着火并于两天后沉没,导致石油和天然气在83个漫长的日子里喷入墨西哥湾。这股混乱的甲烷气泡只是先锋。随着井口未被封堵,大量的天然气释放到海湾。这股溶解的甲烷羽流本应在水中潜伏多年,像一个巨大的行星屁一样盘旋。但到了8月,它已经消失了。德克萨斯农工大学的John Kessler在对海湾进行的三次独立航行中,未能找到任何高于背景水平的该气体痕迹。他认为他知道原因——甲烷被细菌吃掉了。从破裂的井口涌出的天然气刺激了甲烷营养菌的生长,这些细菌以甲烷为唯一的能量来源。它们迅速地消耗了天然气。当Kessler到达海湾时,距离最初的井喷才四个月,他发现了大量的细菌,但甲烷却少得可怜。曾研究过细菌对“深水地平线”灾难反应的Terry Hazen说:“Kessler的论文是一项非常出色的工作。我当时也怀疑甲烷营养菌会因为这次甲烷的释放而迅速活跃起来。我们也有支持性的数据,但尚未发表……希望我们能更快地发表。” Kessler的发现超越了去年的灾难。它还告诉我们,发生在世界各地从深海自然上升的甲烷气泡的情况。在海底,甲烷被困在称为甲烷笼合物(或甲烷水合物)的冰笼中。甲烷会自然地从这些沉积物中逸出,也会从海底喷口和天然的石油或天然气渗漏中逸出。如果气体到达大气层,可能会对地球气候产生严重影响。毕竟,甲烷是一种强效温室气体,而海底笼合物中含有的碳量大约是世界所有化石燃料碳含量的两倍。但首先,气体必须到达大气层,而Kessler认为这不太可能。虽然科学家们很难释放大量的甲烷来观察会发生什么,但他们可以依靠“自然实验”,例如“深水地平线”钻井平台事故后发生的非计划性甲烷涌出现象。如果那些天然气未能穿过水下细菌的“关卡”,那么天然渗漏很可能也会面临同样的命运。一些科学家曾认为,从甲烷笼合物中释放出的甲烷可能导致了地球历史上一些最严重的灭绝事件背后的气候剧变,包括生命几乎灭绝的那一天——二叠纪-三叠纪灭绝事件。俄勒冈大学的Greg Retallack最初支持这一观点,但后来改变了想法。他说:“我喜欢这篇论文,因为它标志着我与甲烷笼合物释放作为(二叠纪-三叠纪)大灭绝原因的长期纠葛的最终决裂。看起来海洋中的甲烷甚至无法离开海洋,因为它在那里就被迅速消耗掉了。”研究“深水地平线”石油羽流的Richard Camilli表示赞同。他说,Kessler的结论可能适用于天然甲烷泄漏以及其他石油泄漏。“这很可能成为一篇经典的参考文章。”他说。6月,David Valentine首次描述了墨西哥湾的石油羽流时,发现大部分甲烷停留在800至1200米的深度层。当Kessler于8月下旬乘坐NOAA“皮斯斯”号科考船抵达同一区域时,却未发现任何痕迹。但他确实发现了被降解的石油化学物质残余,以及令人担忧的低氧含量。许多消耗甲烷的细菌在分解天然气时会消耗氧气,因此Kessler推断微生物已经消灭了甲烷。他甚至发现了相关的细菌。9月,Kessler从七个不同的地点回收了几种甲烷营养菌。在一些区域,这些特化物占当地细菌的三分之一。而在6月,甲烷消耗菌却无处可寻。相反,Valentine和Hazen检测到其他几类细菌正在分解其他石油碳氢化合物,如乙烷和丙烷。它们是第一批到场的。Valentine预测,其他物种将紧随其后,在“细菌演替的繁荣与萧条的循环”中清理甲烷。他料事如神。到9月,6月时在海湾占主导地位的细菌几乎都已消失,甲烷营养菌取而代之。甚至它们也不再活跃了——它们只是7月和8月激增的种群的残余。Hazen补充说,甲烷营养菌“能够降解300多种其他化合物”,可能在海湾的清理工作中发挥了作用,而不仅仅是分解甲烷。他一直在研究如何将这种细菌的食欲转化为我们的优势。1995年,Hazen为向受污染的地下水注入甲烷申请了专利,以刺激能够分解其他污染物的细菌生长。如今,世界各地的许多公司都在使用这种方法,用甲烷菜单诱惑这些细菌“清洁工”。脚注* 这一情景是“深水地平线”灾难中最糟糕的一篇文章的基础——一篇狂热的文章声称,BP的钻井作业“可能引发了一场不可逆转的、连锁的地质末日,并将导致数百万年来地球上第一次生命大灭绝。”这篇文章被一篇有力的文章所驳斥。 ** 二叠纪-三叠纪事件可能涉及如此大量的甲烷,“足以压倒能够处理少量海湾泄漏的甲烷营养菌。”但Retallack在海洋中找不到足够多的甲烷笼合物来解释如此大的羽流。他仍然认为甲烷与二叠纪灭绝有关,但现在他怀疑它来自受干扰的煤层。 参考文献:Sciencehttp://dx.doi.org/10.1126/science.1199697关于极端细菌的更多信息:

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