水稻土PCBs厭氧-好氧序批式降解及其微生物作用機制

《水稻土PCBs厭氧-好氧序批式降解及其微生物作用機制》是依託浙江大學，由沈超峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：水稻土PCBs厭氧-好氧序批式降解及其微生物作用機制
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：沈超峰
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

典型持久性有機污染物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，須還原脫氯為低氯代PCBs後方可進行好氧礦化。水稻土乾濕交替特殊耕作制度形成還原氧化條件的反覆更替，使得PCBs在水稻土中厭氧脫氯-好氧降解的序批式自然加速消減成為可能。本項目通過野外採樣與室內模擬相結合，揭示水稻土淹水落乾過程不同氧化還原條件微域高氯PCBs脫氯-低氯PCBs降解的規律，藉助傳統微生物學方法結合PLFA、PCR-DGGE、FISH、real-time PCR等基於非培養的分子生態學技術，研究PCBs脫氯菌群與降解菌群在水稻土微域交替活躍與PCBs厭氧-好氧序批式降解的關係，從根泌物特異誘導、運動性與趨化性、抗逆性等方面，初步闡明水稻土PCBs序批式脫氯-降解的微生物作用機制，為PCBs在全球水稻田中的自然快速消減與PCBs污染場地的人工濕地修復提供理論依據。

結題摘要

我國東南沿海地區大面積水稻土受到多氯聯苯（PCBs）的污染。高氯代PCBs在環境中很難降解，須還原脫氯為低氯代PCBs後才能進行好氧礦化。水稻土乾濕交替特殊耕作制度使得PCBs厭氧脫氯-好氧降解自然加速消減成為可能。本項目研究水稻土淹水落乾過程不同氧化還原條件微域高氯PCBs脫氯-低氯PCBs降解的規律，研究PCBs脫氯菌群與降解菌群在水稻土微域交替活躍與PCBs降解的關係，試圖初步闡明水稻土PCBs脫氯-降解的微生物作用機制。本項目研究結果表明，水稻土深層區域在淹水種植期表現出明顯的高氯PCBs脫氯特徵，出現脫氯產物低氯代PCBs的積累，其中根際深層微域生物脫氯較快；土壤落乾過程促使深層微域中積累的低氯代PCBs得以進一步消減。水稻土PCBs厭氧-好氧降解微域內，出現厭氧、好氧微生物種群的演替，明確了PCBs好氧降解菌群和厭氧脫氯菌群豐度的時空變化，降解功能基因的表達量與PCBs消減量呈現顯著正相關關係。分析了PCBs脅迫條件下特異性水稻根泌物的種類，發現一些醌、萜類化合物被誘導分泌，可能作為共代謝底物等促進根際微域的PCBs生物降解。考察乾濕交替處理及水稻根泌物處理下土壤微生物趨化與運動基因和PCBs降解功能基因的表達情況，發現水稻根泌物可明顯誘導PCBs好氧降解功能基因的表達，同時可促進根際微生物的趨化和運動活性，從而提高根際微域的PCBs生物降解活性。本項目研究成果為PCBs在全球水稻田等濕地環境中的自然快速消減，以及PCBs污染場地的人工濕地修復提供了理論依據。