基於混合菌群PT對三氯乙烯高效降解的機理研究

《基於混合菌群PT對三氯乙烯高效降解的機理研究》是依託浙江大學，由趙和平擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於混合菌群PT對三氯乙烯高效降解的機理研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：趙和平
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

由於三氯乙烯在工業上的大量套用，導致環境水體被氯乙烯大面積污染。去除環境中三氯乙烯污染迫在眉睫。生物降解三氯乙烯因為高效性和低成本性，而被廣泛看好。目前國際上對氯乙烯的生物降解主要集中在尋找高效降解菌種和菌群，並大量研究這些菌的分子遺傳特徵。尚未有研究關注混合菌群中不同菌的相互協同作用對氯乙烯降解的關係。而只有更好的理解高效氯乙烯降解菌群的組成、不同功能菌之間的相互關係，以及環境因子的影響，才能更好的理解高效氯乙烯降解菌群的脫氯機理。基於此，本項目擬採用不同電子供體，並通過選擇性抑制產乙酸菌和產甲烷菌，分析不同條件下PT菌群的TCE降解動力學、利用焦磷酸測序和螢光定量PCR技術分析微生物組成變化和功能微生物生物量變化，以探索該高效三氯乙烯降解菌群的脫氯機理。並通過實驗室模擬該菌群在反應器中降解三氯乙烯的表現。本研究的順利實施具有重要研究意義，可為我國地下水氯乙烯生物修復提供理論和實踐支撐。

結題摘要

三氯乙烯（TCE）作為乾洗劑及脫脂除油劑在全球範圍內被大量廣泛使用，由於使用、存放及排放過程的不當等原因，致使環境中大量存在，並直接污染地下水體。生物還原為環境中三氯乙烯污染去除的新興手段，但相關的微生物作用機理並不明了。本項目以實驗室先期富集的TCE還原菌群為研究對像，通過研究不同電子供體、甲烷濃度及氧氣暴露濃度等環境條件對該菌群脫氯動力學過程、關鍵代謝中間產物的變化、主要功能基因及功能酶的回響機制及微生物群落結構變化，闡明了PT菌群高效降解TCE的機理。不同電子供體對PT菌群脫氯影響的研究表明，發酵類有機酸比乙酸及氫氣能更有效地刺激菌群還原TCE；乳酸相比甲醇，因產甲烷菌豐度明顯較脫氯菌Dehalococcoides菌低，脫氯菌的電子利用效率最高，脫氯效果最好；BES抑制產甲烷菌產甲烷過程對PT菌群的影響的研究表明，高濃度的甲烷及高豐度的產甲烷菌對對脫氯有較為明顯的抑制作用，甲烷濃度過低（＜2 uM）時，脫氯速率同樣明顯受到抑制，一定濃度的甲烷（2-4 uM）對維持脫氯菌脫氯活力十分關鍵；氧氣對PT菌群脫氯速率影響實驗表明，氧氣會抑制PT菌群的脫氯活性，抑制程度取決於氧氣初始濃度：氧氣濃度小於0.2ppm的情況之後，PT菌群的脫氯活性不受影響，氧氣濃度大於0.5ppm時，開始對PT菌群的脫氯產生抑制作用， TCE全部降解為VC後，VC開始進一步脫氯產生為無毒乙烯，氧氣的濃度達到4ppm時，對PT菌群脫氯過程產生強烈抑制作用。本研究為氯乙烯污染水源的原位生物修復提供了豐富的理論支撐。