《Journal of Hazardous Materials Advances》：Application of an isoleucine-derived organogelator for diluted bitumen spill treatment and its effects on seawater microbial community dynamics
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本文研究了N-乙酰-L-异亮氨酸-N′-正辛酰胺（Ac-Ile-C8）有机凝胶剂在5°C海水中处理稀释沥青（DB）的环境行为。结果表明，凝胶剂和凝胶化DB在42天内未显著生物降解，且凝胶化DB的生物可及性降低，导致微生物群落组成改变，但多样性影响较小。研究强调需及时清除残留凝胶剂以降低生态风险，为石油泄漏治理提供新见解。
随着全球能源需求的增长，石油运输量持续上升，海上石油泄漏事故的风险也随之增加。这类事故对海洋生态系统造成严重破坏，传统应对措施如物理回收、化学分散剂等虽有一定效果，但存在局限性。例如，化学分散剂可能对水生生物产生毒性，而物理回收在恶劣天气条件下难以实施。因此，开发环境友好、高效的新型石油泄漏处理剂成为研究热点。相选择性有机凝胶剂是一类能够选择性固化水面上浮油的材料，通过形成凝胶网络提高油膜的凝聚性，便于回收。然而，这类凝胶剂在环境中的归趋、生物降解性及其对微生物生态的潜在影响尚不明确。针对这一问题，加拿大自然资源协会的研究团队开展了一项创新性研究，探讨了异亮氨酸衍生的有机凝胶剂N-乙酰-L-异亮氨酸-N′-正辛酰胺（Ac-Ile-C8）在低温海水中处理稀释沥青（Diluted Bitumen, DB）时的环境行为及生态效应。相关成果发表在《Journal of Hazardous Materials Advances》上，为评估这类材料的可持续应用提供了重要科学依据。
研究团队采用了多种关键技术方法开展实验。他们从加拿大纽芬兰的贝牛斯湾（Bay Bulls）采集海水样本，在5°C条件下进行为期42天的风化实验，设置了四组处理：DB加凝胶剂（T1）、仅凝胶剂（T2）、仅DB（T3）以及未处理海水作为对照。通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）和核磁共振氢谱（1H NMR）分析凝胶剂和DB的化学变化，并利用16S rRNA基因测序技术监测微生物群落结构和多样性的动态变化。生物降解程度通过生物标志物（如植烷和姥鲛烷）浓度比进行评估。
3.1. 处理对微生物群落组成的影响
研究表明，暴露于DB和/或凝胶剂后，海水微生物群落组成发生显著变化。变形菌门（Proteobacteria）在所有处理中均为优势菌门，其相对丰度从54.6%上升至87.4%。在属水平上，Candidatus Pelagibacter等初始优势菌在10天后消失，而Sulfitobacter、Alteromonas和Thalassococcus等与烃类降解相关的菌属显著增加。凝胶剂单独处理（T2）的微生物群落与DB处理（T1和T3）差异明显，表明凝胶剂本身对微生物有独特影响。主成分分析（PCA）进一步证实，处理和时间因素共同驱动群落结构演变。
3.2. 处理对微生物多样性的影响
微生物多样性在处理初期（10天）下降，香农多样性指数从3.76降至2.89。非凝胶化DB（T3）的多样性在42天后恢复至接近对照水平，而凝胶化DB（T1）和仅凝胶剂（T2）处理的多样性始终较低。物种丰富度和均匀度也呈现类似趋势，凝胶剂处理导致观察到的物种数减少38%，表明其可能对部分微生物产生抑制。
3.3. 凝胶剂、石油及凝胶化石油的归趋和生物降解性
视觉观察显示，凝胶剂、DB及其组合在整个实验过程中均漂浮于海水表面。GC-MS和1H NMR分析未检测到凝胶剂Ac-Ile-C8的显著降解。非凝胶化DB的姥鲛烷-植烷比值从1.29显著降至1.10，表明其发生生物降解；而凝胶化DB的该比值变化不显著，说明凝胶剂可能通过降低油膜分散性，减少了微生物对烃类的可利用性。
研究结论部分强调，Ac-Ile-C8凝胶剂虽能有效固化浮油，但其环境持久性可能延长污染物存在时间，改变微生物群落结构。尽管低温条件下凝胶剂自身降解缓慢，但其浸出的有机碳（如异亮氨酸衍生物）可能成为微生物代谢底物，间接影响生态过程。这些发现警示，在实际应用中需确保凝胶化石油的及时回收，以规避长期生态风险。该研究首次系统揭示了氨基酸衍生凝胶剂在海洋环境中的生态效应，为石油泄漏响应策略的优化提供了关键数据支撑。
