氧化還原介體強化多環芳烴厭氧生物降解研究

《氧化還原介體強化多環芳烴厭氧生物降解研究》是依託山西大學，由張立國擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：氧化還原介體強化多環芳烴厭氧生物降解研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張立國
• 依託單位：山西大學

項目摘要

多環芳烴（PAHs）在水環境中具有低濃度、高毒性、高殘留的特性，已成為威脅水環境健康的一個重要的潛在生態風險源，而氧化還原介體（ROMs）可通過其自身氧化態與還原態的循環轉換來加速電子在電子供體與電子受體間的傳遞，促進難降解有機污染物的厭氧生物轉化。本項目通過研究不同介體介導下PAHs厭氧生物降解特徵，篩選出強化效果最佳的介體。在此基礎上，研究共代謝物、氧化還原電位等對介體介導PAHs厭氧生物降解的影響，初步揭示ROMs 強化PAHs厭氧生物降解的作用規律。與此同時，採用變性梯度凝膠電泳技術（PCR-DGGE）和實時螢光定量PCR技術（RT-qPCR）分別對介體介導PAHs厭氧生物降解過程中微生物的演替規律和關鍵酶的表達進行分析，初步闡明介體介導PAHs厭氧生物降解的生物反應機理。該項目通過研究ROMs強化PAHs厭氧生物降解的作用規律及其機理，有望為PAHs生物處理提供新的技術基礎。

結題摘要

多環芳烴（PAHs）在水環境中具有低濃度、高毒性、高殘留的特性，已成為威脅水環境健康的一個重要的生態風險源，而氧化還原介體（ROMs）可通過其自身氧化態與還原態的循環轉換來加速電子在電子供體與電子受體間的傳遞，促進難降解有機污染物的厭氧生物轉化。在本項目的資助下，首先以PAHs為唯一碳源對焦化廢水處理缺氧池中的活性污泥進行了富集和馴化，得到了高效厭氧降解PAHs富集培養物，並採用高通量測序技術對功能性微生物進行了組成分析，主要功能性微生物為Thauera，Sphingomonas、Novosphingobium。以富集培養物為接種污泥，研究了ROMs強化PAHs厭氧生物降解的效能及其影響因素。研究發現，蒽醌-2,6-二磺酸（AQDS）、蒽醌-2-二磺酸（AQS）和腐植酸（HA）三種介體對於PAHs的降解都有一定的促進作用，AQDS強化效果最為顯著，提高了56%，且當AQDS的濃度為0.5mmol/L時，其強化效果最佳。硝酸鹽對介體強化PAHs厭氧生物降解起到了促進作用，同時也促進了系統的反硝化。以實驗室分離到的SXU-2菌株（Sphingomonas）為模式菌株，探討了介體強化PAHs厭氧生物降解的生物學機理。通過對介體介導SXU-2菌株降解PAHs過程中谷胱甘肽S-轉移酶（GST）活性的研究，發現介體介導PAHs厭氧生物降解可以增強GST的表達，進而提高電子傳遞效率，促進PAHs降解。本課題研究結果將為PAHs的生物處理提供新思路和新技術基礎，對我國焦化行業和石油行業的廢水深度處理提供技術支撐。