水稻土中有機質介導的多氯聯苯脫氯機制研究

《水稻土中有機質介導的多氯聯苯脫氯機制研究》是依託浙江大學，由沈超峰擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：水稻土中有機質介導的多氯聯苯脫氯機制研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：沈超峰
• 項目類別：面上項目

項目摘要

持久性有機污染物多氯聯苯（PCBs）在全球範圍內廣泛遷移，面積廣大的水稻土是其重要的受納體。高氯代PCBs在環境中極難降解，須脫氯為低氯代PCBs後方可進行礦化。已有研究表明水稻土還原條件下PCBs可較快脫氯，但具體機理不明。一般環境中，PCBs化學脫氯缺少強還原性物質，微生物脫氯則缺少持續電子供體且電子傳遞效率低，水稻土厭氧環境及豐富有機質條件可克服以上瓶頸。本研究藉助微電極、電反應池、同步輻射及基於非培養的宏基因組、PCR-DGGE、FISH、real-time PCR等分子生物學技術，探索水稻土中溶解性有機質對PCBs的敏化光解，研究有機質礦化提供電子供體、腐殖質穿梭提高電子傳遞效率的PCBs微生物高效脫氯機理，以此揭示水稻土中有機質介導的PCBs脫氯機制。希望能為闡明水稻田等濕地厭氧環境下氯代有機物自然衰減機理提供新的思路，也為氯代有機物污染場地的人工濕地修復提供理論依據。

結題摘要

有機鹵化物是典型且備受關注的環境污染物。環境中鹵代有機物長期持留，關鍵在於很多有機鹵化物如高氯代多氯聯苯（PCBs）必須先脫氯才能徹底好氧降解，而自然脫氯極其緩慢。有機質的存在可加速有機氯脫氯，但其機理尚不明確。本研究以存在厭氧環境且有機質豐富的天然人工濕地稻田土壤為研究對象，以最難脫氯的鹵代物之一PCBs為目標污染物，在我國東南沿海電子電器廢棄物拆解PCBs典型污染水稻產區開展研究。研究以PCBs脫氯的本質——電子傳遞為主線，從有機質光敏化產生非生物脫氯強電子供體，有機質微生物礦化提供氫、小分子有機酸等微生物脫氯電子供體，腐殖質穿梭加速電子傳遞等三個方面，系統研究了水稻土中有機質介導的PCBs脫氯機理。主要得到了以下結果： （1）野外調查與室內微宇宙模擬均表明，淹水稻田有利於PCBs厭氧生物脫氯的進行，根際深層土壤微域最利於PCBs的消減。 （2）有機質可以顯著介導促進PCBs敏化光解。有機質介導的敏化光解可能是自然界重要但長期被人們忽略的有機物非生物降解機制。羥基自由基（•OH）和天然有機質內部疏水微區中的單線態氧（1O2）起著主要的作用。 （3）有機質可以顯著介導促進PCBs的微生物脫氯，有機質礦化為PCBs專性脫氯呼吸菌Dehalococcoides mccartyi等提供了有效的電子供體，腐殖質電子穿梭加速了電子在電子供體、共代謝兼性脫氯菌及PCBs間的傳遞。 研究結果將有助於系統闡明稻田及其他人工濕地、潮間帶、江河湖海底泥等厭氧環境下鹵代有機物自然衰減的機理，也可為鹵代有機物污染環境的修復提供理論基礎。