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利用海洋微生物的多氯联苯有机持续污染物生物还原脱氯研究
访问数量:57发布时间:2021-10-11

近期,厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室青年访问学者张冬冬副教授为第一作者,党宏月教授为通讯作者在Environmental Pollution期刊在线发表题为“Electrostimulated bio-dechlorination of a PCB mixture (Aroclor 1260) in a marine-originated dechlorinating culture”的最新研究成果。

研究背景

多氯联苯(PCBs)污染已成为一个全球性问题,其污染治理极为重要且极其困难。生物降解作为一种绿色、经济的PCBs污染净化方法具有很高的研究和潜在应用价值。微生物厌氧还原脱氯是高氯代PCBs进行生物降解的先决条件,在土壤和水体沉积物等厌氧环境中,微生物还原脱氯对PCBs的环境净化意义重大。但是,PCBs微生物厌氧还原脱氯代谢缓慢,尤其对于PCBs商业混合物(如Aroclor 1260等)的还原脱氯非常困难,很多脱氯功能菌在Aroclor 1260等的培养环境下甚至会丧失脱氯活性。如何提高微生物厌氧还原脱氯活性和效率是该领域研究的世界性难题。

 

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 阴极生物膜强化Aroclor 1260微生物厌氧还原脱氯

 

研究结果

提供足够的电子供体以及高效的电子传递速率对微生物还原脱氯代谢至关重要。生物电化学阴极系统被认为可以作为持续的电子供体从而可以维持高效的电子传递能力以提高微生物对各种氯代有机污染物的脱氯代谢活性,并且固态腐殖质电子传递媒介体的使用有可能会使微生物还原脱氯代谢活性得到进一步提高。该研究成功地将阴极负电势(-0.35 V vs. SHE)应用于海源PCBs脱氯培养物中,显著提高了微生物对Aroclor 1260的脱氯速率,以强化间位氯原子脱氯代谢为主,相比于开路系统(23.7-25.1%),产生了更高比例(43.2-46.6%)的四氯代PCBs脱氯终产物。海洋沉积物固态腐殖质作为电子媒介体引入到培养系统使脱氯代谢速率得到进一步提高。该研究发现,更换培养基并舍去悬浮培养物后,仅仅依靠阴极生物膜就可以成功维持培养系统对PCBs脱氯代谢的推进。该研究还发现,电能明显影响到培养系统中微生物群落的组成,在阴极生物膜中富集到了更高丰度的PCBs脱氯功能菌Dehalococcoides(2.59-3.02%),而相应的悬浮培养物中Dehalococcoides的丰度仅为0.41-0.55%。同时,在阴极生物膜上Dehalococcoides表现出更高的PCB脱氯速率。该研究有助于对阴极生物膜PCBs脱氯机理的深入和全面理解,并且对海洋PCBs污染环境的生物修复具有一定的指导意义。


项目支持

厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室于2009年设立访问学者基金,与实验室开放课题基金结合执行,用以支持资深科学家来实验室进行科研合作与指导,同时为青年学者前来开展科研合作交流提供平台和资助。

研究团队
该研究第一作者,浙江大学海洋学院张冬冬副教授为实验室青年访问学者,我实验室党宏月教授为通讯作者。参与该研究的人员还有浙江大学章春芳副教授和硕士生李新凯、南京工业大学肖智兴副教授、桂林理工大学李艳红研究员和梁延鹏高级实验师。

 

Dongdong Zhang, Xinkai Li, Chunfang Zhang, Zhixing Xiao, Yanhong Li, Yanpeng Liang, Hongyue Dang*, 2021. Electrostimulated bio-dechlorination of a PCB mixture (Aroclor 1260) in a marine-originated dechlorinating culture, Environmental Pollution, 291, 118157.

 

 

 

文章来源

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749121017395

 

 

本文来源:厦门大学近海海洋环境科学国家重点实验室

 

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