Oil and other chemical pollution Oil pollution of

Oil and other chemical pollution • Oil pollution of the marine environment is a major problem. • Exxon Valdez oil spill occurred in Prince William Sound, Alaska, on March 24, 1989 • https: //en. wikipedia. org/wiki/Exxon_Valdez_oil_spill

對環境和生物的傷害 • http: //www. nwf. org/What-We-Do/Protect. Habitat/Gulf-Restoration/Oil-Spill/Effectson-Wildlife/Mammals. aspx • images 影像 https: //www. google. com. tw/search? q=oil+spill+mamm als&hl=zh. TW&biw=1280&bih=899&site=imghp&source=lnms&tb m=isch&sa=X&ved=0 CAg. Q_AUo. AWo. VCh. MI 6 b. XR 8 s. S dxw. IVDBm. UCh 3 bw. Al. X

處理海洋油污外洩 • • • trapping with booms skimming the surface to remove the oil Using absorbent materials to soak up oil applying dispels chemicals setting fire to oil slicks 使用藥劑（dispersants）和用火對於環境生態 傷害大 • 微生物降解（biodegradation）

綜合理化作用（Physical & chemical） • Evaporation: 油污發生時，比較輕量的部分會 先揮發掉 – about 50% of a typical light crude oil evaporates within 20 hours • Dissolution: 部分水溶性（water-soluble） – These compounds are the most likely to be acutely toxic to sea life.

綜合理化作用（Physical & chemical） • Dispersion: oil is broken up into small droplets and spread through the water – 可被乳化（emulsified）進入水中散掉 – happen in the presence of adequate mixing energy (e. g. by wave action or high pressure leaks) – 可是，水入油的乳化情況會造成viscous mousse，需要長時間降解，造成海岸的原油 污染 beach tar – 海浪和氣候的影響很大

綜合理化作用（Physical & chemical） • Photo-oxidation: 部分經過楊光的光化學氧化降 解（photolysis） – Important in breaking aromatic ring structures, enhances the availability of such compounds to microbes and hence microbial degradation – Photooxidized polyaromatic hydrocarbons (PAHs) are more toxic to water-dwelling organisms •

微生物降解（biodegradation） • 自然世界長年的漏油（hydrocarbons），造成 自然演化出分解油污的微生物，有超過160屬（ genera）生物 • 細菌為主，酵母菌和絲狀真菌（filamentous fungi）亦有被報導 • Oceanospirillales, Alcanivorax, Cycloclasticus, Psueduomonas, Acinetobacter，和一些藍綠細 菌、藻類等 • 光合自營（photoautotrophs）和異營生物（ heterotrophs）的混合微生物（consortia）有效 breakdown

有氧降解過程 • http: //www. metamicrobe. com/petroleummicrobiology/oil-bioremediation-introduction. html

有氧降解過程 • http: //www. metamicrobe. com/petroleummicrobiology/oil-bioremediation-introduction. html

Bioremediation用於脆弱（ vulnerable）海岸的除油污 • 所以許多資訊來自意外油污的處理（ accidents），如Exxon Valdez事件 • 添加ammonium phosphate, ammonium nitrate或urea等，增加降解速率10倍 • 方法是使用親油脂成分（oeophilic），讓 營養素可達油污，slow-release fertilizer， • 如microemulsion of urea in brine，再用 油脂包裹

處理製品 • National Oil and Hazardous Substances Pollution Contingency Plan (NCP)應變計 畫中的處理 • MC -- Microbial Culture • EA -- Enzyme Additive • NA -- Nutrient Additive

處理製品 • Literature review on the use of commercial bioremediation agents for cleanup of oil-contaminated estuarine environments, US EPA

• Microbes can be counted on to biodegrade oil over time. • However, the process may not be fast enough to prevent ecological damage.

New ways to find oil-eating microbes • microbes isolated from many different environments are able to biodegrade oil constituents • each metagenomes for gene sequences associated with the enzymes involved in oil degradation • Mutations and gene transfer events that improve fitness have an immediate effect

影響微生物除油因子 • • Physical nature of the oil Chemical nature of the oil Availability of nutrients Availability of oxygen Water temperature Pressure p. H and salinity Other microbes

Microbes are important in the distribution of persistent organic pollutants • 許多化學品難於降解，如有機氯化合物（ DDT, Aldrin, chlordane等），一些 業製 品，如polychlorinated biphenyls (PCBs) 和副產品（如dioxins, furans） • 通常由陸地放流入海洋，或從大氣沉降（ deposition） • 部分揮發的特性，可懸浮於空氣中，移 到到不同的地理環境

Microbes are important in the distribution of persistent organic pollutants • 河口、海洋環境存在着對甲胺磷（農 藥降解能力强的微生物，如紅樹林 • 馴化、分離、應用 甲胺磷 Methamidophos

Bacteria are effective in the removal of heavy metals from contaminated sediments • 重金屬有毒性，不同態的重金屬毒性不同 • 微生物，如硫還原細菌（SRB）、 Bacillus spp. 和 Pseudomonas spp. 有效 固定金屬，轉為nonbioavailable form，或 轉變成比較不毒的型態。 • 海洋分離Bacillus spp. 孢子表面的蛋白質 可以促進氧化，例如錳（manganese）的 氧化

Mobilization of mercury by bacterial metabolism leads to accumulation of toxic methylmercury • 環境中的微生物進行微量元素(trace elements)的microbial methylation reactions，如 mercury, arsenic, cadmium和lead • Methylated elements在環境中的移動，可 能進入人體，造成健康的傷害

Microbial systems can be used for monitoring the environment for toxic chemicals • 例如 Microtox system就是一個商品化的 系統，用來快速檢測毒性（rapid toxicity testing），用在水、沉積物和土壤檢體的 檢測 • 主要依靠Vibrio fischeri的生物螢光（ bioluminescence） • 提供標準化冷凍乾燥的培養菌，使用 photometer測試光亮度

Microbial systems can be used for monitoring the environment for toxic chemicals • Qwik. Lite bioassay使用同樣的原理 • 使用dinoflagellate Pyrocystis lunula的發 光能力 • 比使用魚和兩棲類的生物檢測敏感度高 • 應用V. fischeri 的lux 或水母（jelly fish） 的 green fluorescent protein (GFP)作為 這些毒性物質降解或檢測的基因表現，作 為reporter來使用

台灣的阿瑪斯號貨輪油污事件 • https: //zh. wikipedia. org/wiki/%E 9%98%B F%E 7%91%AA%E 6%96%AF%E 8%99% 9 F%E 8%B 2%A 8%E 8%BC%AA%E 6%B 2%B 9%E 6%B 1%A 1%E 4%BA%8 B%E 4 %BB%B 6

台灣的情形 • 柳大洪：海洋溢油污染應變 300 • http: //www. ilepb. gov. tw/Jobs/01001_03 _Files/1000706%E 6%B 5%B 7%E 6%B 4%8 B% E 6%BA%A 2%E 6%B 2%B 9%E 6%B 1%A 1%E 6 %9 F%93%E 6%87%89%E 8%AE%8 A. pdf

Oil spill和影響 • https: //en. wikipedia. org/wiki/Oil_spill

延伸閱讀 • Microbes and oil spills: a report from the Academy of Microbiology 301 • Wildlife and oil spills, US EPA文件 302 • Literature review on the use of commercial bioremediation agents for cleanup of oil-contaminated estuarine environments, US EPA文件 306