海上漏油的清洁工
2010年4月,英国石油公司在美属墨西哥湾的一个海上钻井平台发生爆炸,在之后的87天内泄漏了近500万桶原油。这些原油覆盖了2万多平方公里的海域,酿成了美国历史上最严重的漏油事故。
人们原以为清理这些漏油至少需要几年时间,但出人意外的是,4个月过去,75%的漏油已经不见了。在原先受原油污染的地方,科学家发现了大量以石油为食的嗜油菌。
这种嗜油菌叫海洋螺菌,它们吞吃石油,从中摄取能量,并把石油的主要成分(有些是有毒的)分解成无毒的二氧化碳和水。这种细菌平时生活在深水里,要不是这次漏油事件给它们提供了一个大展身手的机会,说不定至今还默默无闻呢。
海洋中至少生活着十几种嗜油菌,有的甚至生活在严寒的两极地带。这些嗜油菌分解石油的能力也不等,像海洋螺菌能把石油彻底分解,而有的则像流水线上的工人一样,需要几种细菌通力合作才能把石油彻底分解。
因为嗜油菌能够吞食石油中很多有毒、致癌的物质,所以科学家正在研究把它们用于治理沥青开采过程中造成的污染。沥青的开采往往伴随着一种叫环烷酸的有毒副产品。这种有毒物质也是石油中的一种成分,在自然状态下一般要10年才能分解,而如果将其与嗜油菌混合,几天内就可以降解为无毒的成分。
科学家预计,经过适当的基因改造,这些嗜油菌未来不仅在清理石油污染时会效率更高,还可能在石油精炼过程中发挥重要作用。
细菌淘金记
随着地球上矿藏的不断开采,富矿越来越少了,留下越来越多的贫矿、废矿。这些“食之无味,弃之可惜”的矿藏如果按传统的办法开采,是不划算的。怎么利用才好呢?这里,细菌又向我们伸出了援助的手。
上世纪70年代的一天,美国西部肯涅克特地区,一声沉闷的巨响之后,地动山摇。人们以为发生地震了,纷纷跑出家门。后来才知道,这是肯涅克特铜矿与美国原子能机构合作进行的一项大规模地下采铜试验:先用相当于2万吨炸药的核爆炸把深达380米的地下矿层炸成碎石堆,然后往这堆碎石上浇灌细菌溶液,利用细菌来来“淘金”。
这些细菌分为两群。一群是“主力军”,包括氧化硫杆菌、聚硫杆菌等,它们进入矿层后,把矿石中的硫或硫化物氧化成硫酸,硫酸又可以溶解矿石中铁的氧化物,生成硫酸亚铁(FeSO4)溶液;另一群是“生力军”,包括氧化铁硫杆菌、氧化铁杆菌和氧化铁硫杆菌,能把硫酸亚铁变成硫酸高铁(Fe2(SO4)3),而硫酸高铁是一种强氧化剂,能够溶解铜的硫化物,使之变成可溶于水的硫酸铜。这些硫酸铜汇聚到一个深坑里,用泵抽上来,通过电解就可以得到纯净的铜。这种办法叫“细菌冶金”。肯涅克特铜矿用这种办法每天可产铜25吨。
现在世界上不是经常发生矿难吗,而用细菌冶金法来开采金属矿,既不需要人下到矿井里去,又用不着把矿石搬到地面上来,多安全啊!在美国,约有10%的铜系应用此法生产所得。
我们刚才说的是细菌淘铜,不过甚至像金这样不活泼的金属也可以用细菌来淘。
我们知道,自然界中金绝大多数是以单质的小颗粒形式存在的,这就是为什么在富含金沙的河流里,人们通过洗沙子就能淘到金子的原因。而有一些细菌,像巨大芽孢杆菌、液化芽孢杆菌等,它们对微小金颗粒的吸附本领特别强,如果把它们装在一根有机玻璃的柱子里,当含金的废液或者矿水缓缓流过这根柱子时,这些小金子就会被细菌“截住”,最后变成人们的财富。
甚至比金还贵重得多的核燃料铀都可以用细菌来提炼。加拿大从1964年起,在全国1200个废铀矿区,利用细菌平均每月可回收600公斤左右的氧化铀。
细菌造雪
冬天到了,盼望已久的大雪终于降下来了。看着皑皑白雪,你觉得它们很干净是不是?不过这是错觉。
我们知道,当温度降到零度以下,水就会结成冰。不过水结冰还需要另一个条件,那就是要有凝结核。没有凝结核,水即使在零下也不容易结冰。下雪天,在高空中充当凝结核的主要是灰尘,还有包括细菌在内的微生物。所以雪花中含有许多尘埃和细菌,其实并不卫生。
科学家发现,一种叫“丁香假单胞菌”的细菌,是空气中很不错的凝结核。这种细菌的细胞壁能吸附、保存大量水分,并能让这些水分即使在温度稍高于零摄氏度时,也能以规则的方式排列,形成冰晶,从而引起降雪。
如今美国的许多滑雪场,当遇到无雪的日子,往往就用这种细菌来造雪。方法很简单,只要把水灌入造雪机,然后加入这种造雪细菌,用压缩空气把水喷出去,微细的水雾在造雪菌和冷空气的作用下,就能迅速冻结成冰。
丁香假单胞菌大量存在于某些树木和草种上,科学家猜想,在某些干旱的地区,如果种上那些富含丁香假单胞菌的植物,或许能增加当地的降雨、降雪量,改善当地的环境和气候。
细菌修复古建筑
在欧洲许多历史悠久的城市,多数房子都是石砌的。石砌的的建筑当然比我国古代土木结构的建筑能保存更久远,但它们也有致命的敌人,那就是酸雨。因为石头里一般富含碳酸钙,而碳酸钙容易与酸起化学反应,所以久置于酸性的环境下,这种石砌建筑就会生出千疮百孔来。
我们通常认为细菌等微生物对建筑只有破坏作用,殊不料某些细菌对建筑也有保护作用。1974年,法国地质微生物学家让-皮埃尔•阿道夫在钙质岩中发现有许多细菌,有的已成为化石,有的还活着。这表明,这些细菌跟钙质岩的形成有关。他把一些细菌放入含钙质丰富的试管中,24小时后试管底部就出现了钙质层。
这个意外发现让他想到,或许可以用这种细菌来修复一些遭酸雨侵蚀的石砌古建筑。他找到一座被酸雨毁坏严重的古堡,在其外墙上用喷雾洒上含有这种细菌的溶液。之后连续15天为这些细菌喷洒富含钙的养分,渐渐地,墙上开始结出一层光滑剔透的石膜,把原先苍黄的颓迹覆盖了,几年之后还非常坚固。
目前,科学家已经找到十几种能够形成钙质岩石的细菌,它们对人畜都没有什么危害。可以预料,它们今后将在保护古物和古建筑的过程中将发挥重要的作用。