水稻土混合菌群耦合鐵氧化物對五氯酚還原轉(zhuǎn)化的作用與機制.pdf

1、五氯酚(Pentachlorophenol，PCP)作為一種常見的易電離氯代芳香族有機污染物，在自然環(huán)境中普遍存在。PCP及其鈉鹽于1936年首次應用于環(huán)境后被廣泛作為一種高效廉價的木材防腐劑、殺蟲劑、除草劑和殺菌劑在世界范圍內(nèi)使用。在我國，PCP也曾被長期用于消滅寄生血吸蟲的宿主釘螺。雖然其在20世紀80年代后被禁止生產(chǎn)和使用，但由于其半衰期長，如今在土壤和沉積物中仍能被大量檢出，對環(huán)境的影響也還會持續(xù)很長一段時間。
　　本論文

2、通過富集馴化從水稻土中得到兩類不同的功能菌群—PCP馴化菌群及鐵還原菌群，研究了這兩類菌群耦合水鐵礦(HFO)、纖鐵礦(γ-FeOOH)和赤鐵礦(α-FeOOH)三種結晶程度不同的鐵氧化物對PCP的還原轉(zhuǎn)化作用與機制。在此基礎上選擇了水鐵礦(HFO)作為供試鐵氧化物，評估電子供體（以醋酸鈉為代表，NaAc）及電子受體（以硝酸鈉為代表，NaNO3）在這兩類不同功能混合菌群作用下對PCP還原轉(zhuǎn)化的影響。最后，基于DGGE分子手段和定量PCR

3、技術探討了不同鐵氧化物存在下PCP還原轉(zhuǎn)化過程中兩類菌群的群落結構及關鍵優(yōu)勢菌種的變化。主要研究結果如下:
　　(1)在兩類菌群耦合三種鐵氧化物還原轉(zhuǎn)化PCP的過程中，微生物的存在對PCP的還原轉(zhuǎn)化起著重要作用。同時兩類不同菌群中，含鐵氧化物的處理的PCP平均還原轉(zhuǎn)化率都要顯著高于不加鐵氧化物的處理(p＜0.05)，說明鐵氧化物的加入都能夠促進厭氧條件下PCP的還原轉(zhuǎn)化，PCP的還原與鐵氧化物的還原可以同時發(fā)生。且在無鐵礦存在條件

4、下，PCP馴化菌群對PCP的還原轉(zhuǎn)化能力高于鐵還原菌群，而添加鐵礦后，鐵還原菌群對PCP的還原轉(zhuǎn)化能力高于PCP馴化菌群，說明鐵還原菌群可以通過耦合鐵氧化物的還原提高PCP的還原轉(zhuǎn)化。
　　(2)外源電子供體(10mmolL-1NaAc)和電子受體(5mmolL-1NaNO3)的加入均抑制了PCP及水鐵礦的還原轉(zhuǎn)化。推測NaAc可能作為一種更容易利用的碳源被微生物利用，導致微生物對PCP的利用傾向減小。電子受體NaNO3的影響則可

5、能是通過以下幾個方面影響PCP的還原轉(zhuǎn)化:同PCP競爭反應體系中的電子;同鐵氧化物競爭反應體系內(nèi)的電子，導致活性鐵物種量的減少;與PCP競爭鐵的活性位點，從而影響微生物對PCP的還原轉(zhuǎn)化效率。
　　(3)基于DGGE分子手段的結果表明，PCP馴化菌群及鐵還原菌群的條帶存在明顯差異，聚類分析也顯示兩類菌群屬于兩個不同的大類，說明經(jīng)過定向的富集確實能得到具有特定群落結構的微生物菌群。DGGE的圖譜結果還表明，與鐵還原及PCP還原轉(zhuǎn)化相

6、關的微生物在培養(yǎng)期間得到了富集。切割亮度較高及差異性較大的16條條帶，進行克隆測序后發(fā)現(xiàn)11條條帶所代表的菌歸于厚壁菌門（Firmicutes），另外的5條條帶則歸于變形菌門（Proteobacteria）。
　　(4)無論何種菌群反應體系，添加鐵礦的處理中，具有鐵還原功能的地桿菌16srRNA基因拷貝數(shù)隨著培養(yǎng)的進行呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢。這與反應體系中二價鐵濃度的變化相對應，相關性分析也證明地桿菌科微生物的基因拷貝數(shù)與反應中生