Hvordan tiltrækkes mikrober af et olieudslip?

Når den indeholder en massiv katastrofe som et olieudslip, små mikrober spiller en stor rolle.

Arezoo Ardekani, en lektor i maskinteknik på Purdue University, har publiceret forskning, der beskriver mikroorganismernes komplekse hydrodynamik ved væske-væske- og gas-væske-grænseflader, viser, at mikrober kan strømme til områder, hvor der er påført overfladeaktivt stof.

Den 20. april, 2010, en katastrofal eksplosion ombord på Louisiana olierigg Deepwater Horizon fik et undervandsbrøndhoved til at briste, udledning af olie til Den Mexicanske Golf. Det tog 87 dage at dække undervandsbrønden, hvorefter mere end 200 millioner liter olie var udledt til bugten. Embedsmænd brugte mange forskellige taktikker til at begrænse skaden af ​​olieudslippet, såsom at stole på mikrober til at fordøje kulbrinter, og ved hjælp af dispergerende (eller overfladeaktive) kemikalier til at bryde olieudslip, gør det lettere for mikroberne at fordøje.

"Mikrober var de" første reagerende "på olieudslippet, "Sagde Ardekani." De afhjælpede en betydelig mængde kulbrinter. Men Den Mexicanske Golf er et stort sted. Hvordan fandt så mange mikrober denne olie? "

Som Ardekani opdagede, mikrobernes ydeevne blev påvirket af det overfladeaktive stof, men ikke som nogen forventede.

"Der er flere ting, der får mikroorganismer til at bevæge sig, "sagde hun." F.eks. mikroberne i nærheden af ​​et olieudslip kan være motiveret af kemotaksi, dvs. opfanger det kemiske spor af en potentiel fødekilde. Men det overfladeaktive stof skabte faktisk et hydrodynamisk fænomen, der fik mikrober til at samle sig i endnu større antal. "

Ardekanis team testede sin hypotese i laboratoriet, ved hjælp af E. coli -celler, encellede bakterier, hvis adfærd er velkendt. Forskerne 3D-trykte et lille kammer, hvor de mikroskopisk kunne observere cellernes bevægelser i en flydende suspension, og testede derefter, hvad der skete, da denne væske kom i kontakt med en anden væske med forskellig viskositet. Resultaterne viste, at E. coli-cellerne akkumulerede ved højere densitet ved væske-væske-grænsefladerne, og endnu større densitet ved gas-væske-grænseflader.

"Disse overfladeaktive stoffer ændrede grænsefladeegenskaben, "Sagde Ardekani." Hvis mikrober tiltrækkes hydrodynamisk til grænseflader mellem gas og væske, tilstedeværelsen af ​​overfladeaktive stoffer gjorde det endnu mere attraktivt. "

Brug af dette eksperiment som en vejledning, forskere byggede teoretiske modeller, der med succes forklarede den komplekse væskedynamik ved disse gas-væske-grænseflader. Deres forskning har været omtalt på forsiden af ​​tidsskriftet Soft Matter , og også offentliggjort i tidsskriftet Fysisk gennemgang E .

Brugen af ​​dispergeringsmidler under Deepwater Horizon -olieudslippet var ikke uden kontroverser; Forskere var uenige om, hvorvidt kemikalierne gjorde mere skade end gavn for økosystemet. I kølvandet på katastrofen, BP brugte $ 500 millioner på at etablere Gulf of Mexico Research Initiative, en uafhængig organisation, der finansierer grundig videnskabelig forskning for at afbøde virkningerne af spildet. Ardekanis forskning er et af resultaterne af denne indsats.

"Vi vidste ikke noget om dette før udslippet, "Sagde Ardekani." Hovedårsagen til, at de brugte dispergeringsmidler, var at bryde størrelsen på oliedråberne. Men nu har vi opdaget en ny hydrodynamisk mekanisme, at tilsætning af overfladeaktivt stof får mikrober til at bruge mere tid i nærheden af ​​oliedråber. At, kombineret med kemotaksi, kan muligvis give mikrober mere tid til at nedbryde disse kulbrinter. "