2025年大學(xué)《海洋資源與環(huán)境》專業(yè)題庫——海洋石油污染物生物降解機制考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、名詞解釋（每小題4分，共20分）1.海洋石油污染物2.生物降解3.好氧降解4.單加氧酶5.降解基因二、填空題（每空2分，共20分）1.石油主要由__________、__________和少量芳香烴組成。2.參與海洋石油生物降解的主要微生物包括__________和__________。3.影響海洋石油生物降解的環(huán)境因素主要有溫度、__________、__________、營養(yǎng)鹽和氧氣濃度等。4.石油降解過程中，__________是連接初級代謝和次級代謝的關(guān)鍵酶。5.生物修復(fù)技術(shù)利用微生物的__________能力來消除石油污染。三、簡答題（每小題8分，共32分）1.簡述海洋石油污染物生物降解的主要途徑。2.比較好氧降解和厭氧降解在處理海洋石油污染時的特點。3.簡述影響海洋石油生物降解效率的主要環(huán)境因素及其作用。4.簡述參與石油降解的關(guān)鍵微生物類群及其主要特征。四、論述題（每小題15分，共30分）1.論述海洋石油污染物生物降解過程中的關(guān)鍵代謝步驟及其調(diào)控機制。2.結(jié)合實際，論述生物修復(fù)技術(shù)在應(yīng)對海洋石油污染中的應(yīng)用及其優(yōu)缺點。五、案例分析題（20分）某近海區(qū)域發(fā)生原油泄漏事故，油污覆蓋了大面積的沙灘和海草床。請分析在此情況下，微生物生物降解可能面臨的挑戰(zhàn)，并提出相應(yīng)的生物修復(fù)建議。試卷答案一、名詞解釋1.海洋石油污染物：指進(jìn)入海洋環(huán)境的石油及其衍生物，包括原油、石油產(chǎn)品泄漏或排放后形成的散油、油膜、油塊以及在水體和沉積物中的降解產(chǎn)物。**解析思路：*考察對核心概念“海洋石油污染物”內(nèi)涵的理解，包括來源（石油及其衍生物）、存在形式（散油、油膜、降解產(chǎn)物）以及空間范圍（海洋環(huán)境）。2.生物降解：指微生物通過代謝活動，將難降解的有機污染物（如石油）轉(zhuǎn)化為簡單、無害的小分子物質(zhì)（如CO2、H2O）的過程。**解析思路：*考察對“生物降解”定義的掌握，包括主體（微生物）、作用（代謝活動）、對象（難降解有機物如石油）、結(jié)果（轉(zhuǎn)化為簡單無害物質(zhì)）。3.好氧降解：指在氧氣充足的條件下，好氧微生物利用石油烴作為碳源和能源進(jìn)行分解代謝的過程。**解析思路：*考察對好氧降解條件的理解（氧氣充足）和參與主體（好氧微生物），以及其基本過程（利用石油烴代謝）。4.單加氧酶：一類催化底物分子中引入一個氧原子的酶，在石油烴的生物降解中，主要負(fù)責(zé)將一個羥基引入脂肪族碳鏈的α位或β位。**解析思路：*考察對關(guān)鍵酶類“單加氧酶”的功能和作用機理的理解，特別是其在降解路徑中的位置和作用（引入羥基）。5.降解基因：指編碼能夠降解特定環(huán)境污染物（如石油烴）的酶或其他功能蛋白的基因，是微生物獲得降解能力的遺傳基礎(chǔ)。**解析思路：*考察對“降解基因”概念的理解，包括其功能（編碼降解酶/蛋白）、對象（特定污染物如石油烴）以及意義（遺傳基礎(chǔ)）。二、填空題1.腈烴，烷烴**解析思路：*考察對石油化學(xué)組成的基本了解，主要成分為飽和烴（烷烴）和不飽和烴（主要是烯烴和芳烴，但題目提示“少量芳香烴”，若只填主要兩大類則烷烴和腈烴（或烯烴）均可接受，但烷烴是最大部分）。2.細(xì)菌，真菌**解析思路：*考察對參與石油降解的主要微生物類群的掌握，這是基礎(chǔ)知識。3.pH，鹽度**解析思路：*考察對影響生物降解環(huán)境因素的理解，除了題目已提到的溫度、營養(yǎng)鹽、氧氣濃度外，pH和鹽度也是重要的理化因子。4.β-氧化**解析思路：*考察對石油降解代謝途徑的理解，β-氧化是降解長鏈脂肪族碳鏈的核心步驟，連接了初級代謝（如乙酸發(fā)酵）和次級代謝（如降解芳香族化合物）。5.降解**解析思路：*考察對生物修復(fù)技術(shù)核心原理的理解，即利用微生物的“降解”能力來消除污染。三、簡答題1.簡述海洋石油污染物生物降解的主要途徑。**解析思路：*要求系統(tǒng)概述降解過程，應(yīng)包括起始步驟和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。主要途徑包括：好氧降解途徑（通過單加氧酶和雙加氧酶引入羥基，進(jìn)行β-氧化等步驟，最終礦化為CO2和H2O）；厭氧降解途徑（在缺氧條件下，通過不同的途徑如產(chǎn)乙酸途徑、產(chǎn)甲烷途徑等將長鏈烴降解為較短鏈或最終產(chǎn)物）。2.比較比較好氧降解和厭氧降解在處理海洋石油污染時的特點。**解析思路：*要求對比兩種降解方式的差異，應(yīng)從速度、效率、產(chǎn)物、所需環(huán)境條件（氧氣）、參與的微生物類型等方面進(jìn)行比較。好氧降解速度快、效率高、產(chǎn)物相對無害（最終為CO2、H2O），但需氧氣；厭氧降解速度慢、效率低、可能產(chǎn)生中間產(chǎn)物（如H2S、VOCs）或最終產(chǎn)物不同（如甲烷），在缺氧環(huán)境進(jìn)行。3.簡述影響海洋石油生物降解效率的主要環(huán)境因素及其作用。**解析思路：*要求列出并解釋影響因素及其作用機制。主要因素包括：石油種類與濃度（不同組分降解難易不同，高濃度有抑制作用）；溫度（影響微生物活性，有最佳溫度范圍）；pH（影響酶活性和微生物生長）；鹽度（影響滲透壓和酶活性）；營養(yǎng)鹽（氮、磷等是微生物生長和代謝的必需，常是限制因子）；氧氣濃度（好氧降解依賴氧氣，缺氧則進(jìn)行厭氧降解）；微生物群落結(jié)構(gòu)（多樣性、豐度、競爭關(guān)系等）。4.簡述參與石油降解的關(guān)鍵微生物類群及其主要特征。**解析思路：*要求列舉關(guān)鍵微生物類群并說明其特點。關(guān)鍵類群主要包括：假單胞菌屬（*Pseudomonas*）、芽孢桿菌屬（*Bacillus*）、諾卡氏菌屬（*Nocardia*）等放線菌、以及一些真菌（如曲霉屬*Aspergillus*、青霉屬*Penicillium*）。主要特征是通常具有較廣的環(huán)境適應(yīng)性（耐鹽、耐溫）、代謝活性強、擁有多種降解基因、能在復(fù)合污染中生存競爭。四、論述題1.論述海洋石油污染物生物降解過程中的關(guān)鍵代謝步驟及其調(diào)控機制。**解析思路：*要求深入闡述降解過程的核心環(huán)節(jié)和調(diào)控方式。關(guān)鍵代謝步驟：①石油烴的攝取與活化：主要通過細(xì)胞膜上的外切酶或轉(zhuǎn)運系統(tǒng)進(jìn)入細(xì)胞，然后進(jìn)行活化，如好氧條件下脂肪酸的?；o酶A化。②好氧降解：主要包括羥基化（單加氧酶/雙加氧酶引入羥基）、氧化（如羥基?；o酶A脫氫酶）、β-氧化（逐步短化碳鏈）等步驟，最終通過三羧酸循環(huán)（TCA）和電子傳遞鏈降解為CO2和H2O。③厭氧降解：根據(jù)缺氧程度和產(chǎn)力要求，可分為產(chǎn)乙酸途徑（長鏈脂酰輔酶A→乙酸+H2+CO2）和產(chǎn)甲烷途徑（更復(fù)雜，涉及H2氧化、CO2還原等）。調(diào)控機制：包括酶活性的調(diào)控（如誘導(dǎo)物存在促進(jìn)酶合成、別構(gòu)調(diào)節(jié)）、代謝流分配的調(diào)控（根據(jù)底物種類和濃度）、基因表達(dá)的調(diào)控（環(huán)境信號激活或抑制相關(guān)降解基因的表達(dá)）、微生物種群動態(tài)的調(diào)控（競爭、協(xié)同作用）。2.結(jié)合實際，論述生物修復(fù)技術(shù)在應(yīng)對海洋石油污染中的應(yīng)用及其優(yōu)缺點。**解析思路：*要求結(jié)合實際案例或情境，分析生物修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用場景及其利弊。應(yīng)用：生物修復(fù)是處理慢性、低濃度石油污染或敏感區(qū)域（如濱海濕地、珊瑚礁）污染的首選或輔助技術(shù)。主要包括：自然生物修復(fù)（不干預(yù)，依靠自身凈化能力，速度較慢）；人工促進(jìn)生物修復(fù)（通過添加營養(yǎng)鹽、調(diào)整環(huán)境條件、甚至投放高效降解菌來加速過程）。實際案例可參考某海岸帶石油泄漏后，通過投放特定微生物制劑并結(jié)合營養(yǎng)鹽補充，有效降低了油污。優(yōu)點：環(huán)境友好（不引入二次污染）；成本相對較低（尤其自然修復(fù)）；對生態(tài)系統(tǒng)擾動?。豢沙掷m(xù)性（可長期發(fā)揮作用）。缺點：處理速度受環(huán)境條件（溫度、營養(yǎng)鹽等）限制，可能較慢；受污染程度和石油種類影響大（高濃度、重質(zhì)油降解難）；對持久性組分效果差；可能存在中間產(chǎn)物毒性問題；效果評估和預(yù)測較復(fù)雜。五、案例分析題某近海區(qū)域發(fā)生原油泄漏事故，油污覆蓋了大面積的沙灘和海草床。請分析在此情況下，微生物生物降解可能面臨的挑戰(zhàn)，并提出相應(yīng)的生物修復(fù)建議。**解析思路：*要求在具體情境下分析問題并提出解決方案，考察綜合應(yīng)用能力。分析挑戰(zhàn)：①沙灘：油污可能物理覆蓋抑制微生物活動；高鹽分（若近岸海水）可能成為限制因子；干燥暴露會顯著降低生物活性；油污可能包裹沙粒，影響微生物接觸；重質(zhì)油組分降解緩慢。②海草床：油污覆蓋海草葉片（影響光合作用和氣體交換）、根狀莖（影響吸收和營養(yǎng)輸送）；油膜阻斷水流，影響氧氣供應(yīng)和物質(zhì)擴散；海草本身可能產(chǎn)生化感作用抑制降解菌；沉積物中的油污影響根區(qū)微生物。生物修復(fù)建議：①監(jiān)測評估：先評估污染范圍、油品性質(zhì)、環(huán)境條件及現(xiàn)有生物狀況。②物理預(yù)處理（若必要）：對嚴(yán)重油污沙灘進(jìn)行清理，移除大塊油污。③生物修復(fù)（重點）：對沙灘：可考慮自然修復(fù)，若條件不利（如營養(yǎng)缺乏），可在非