氯代有机污染物在水稻根际的界面脱毒过程及其化学-微生物学耦合作用机制

瞄准稻田生态系统独特的自净功能和生态环境效应，在前期工作的基础上，以氯代有机污染物（COPs）和富铁型红壤性水稻土为研究对象，以氧化-还原共存条件下水稻根际化学与微生物学的动态耦合过程为研究切入点，综合应用原位微点取样、物质分离检测、选择性溶剂提取等手段，并借助分子生物学鉴定等新兴技术，解析水稻根际中COPs的迁移转运行为，明确COPs的根土界面脱毒过程，并结合对该过程中偶联的根-土界面溶液化学动态调节特征和微生物学性状环境适应性响应规律的探讨，系统阐明水稻根际化学-微生物学耦合机制对COPs界面脱毒过程的调控作用。预期成果是对大量旱地土壤污染根际过程研究的重要补充和完善，有望为典型有机污染稻田的根际修复研究提供理论及技术支撑，并为实现该活跃研究领域的突破性进展奠定基础。

本项目选取典型的可还原性氯代有机污染物五氯酚（PCP）为代表，以稻田根际的氧化-还原共存性根际效应在调控污染根际物质循环中的重要功能为主线，着重开展了PCP在水稻根际迁移转运的界面脱毒过程、水稻根际中调控PCP界面脱毒过程的化学机制、水稻根际中调控COPs界面脱毒过程的微生物介导机制三方面的研究工作，获得了以下主要结论：. 通过PCP污染胁迫多隔层三室根箱水稻盆栽试验，明确了PCP在水稻根际迁移转运的界面行为与过程，阐明了PCP消减行为与其脱氯还原降解产物Cl-及各处理中土壤溶液典型电子受体（SO42-、NO3-和Fe3+）和电子供体（NH4+、Fe2+）的相关关系，发现淹水稻田由于水稻根系泌氧作用导致在其根际微域形成特殊的具有氧化-还原空间梯度的特征土层，致使其中微生物群落结构在毫米级微域内发生规律演替，且这种演替与水稻根际中铁、氮和硫等关键变价元素的天然氧化-还原反应引起的形态转化耦合在一起，介导了PCP的消减在水稻根际产生微空间变异。在此基础上，结合控制条件下不同电子受体影响稻田中PCP消减行为的培养试验和铁还原菌作用下异化铁还原及其偶联的PCP还原脱氯降解机制的研究，最终提出了稻田土壤中关键功能微生物通过耦合稻田中关键变价元素的天然氧化-还原反应影响和调控PCP在水稻根际中的界面脱氯过程的重要化学和微生物学耦合作用机制。研究成果可为发展污染稻田的控制和修复原理提供理论和技术支撑。. 通过本项目的研究，已发表基金标注的SCI论文6篇（1篇已网上发表暂未被检索, 1篇已录用），国际学术会议论文6篇，出版了英文著作1部；获得授权国家发明专利1项；培养了研究生6名，其中已毕业获得学位的博士3名，硕士1名。同时，在本基金项目的资助下，课题组成员9人次参加了国际学术会议，9人次参加了国内学术会议，2人次参加了新一代高通量生物信息分析培训。项目主持人何艳副教授入选了浙江省151人才工程第二层次培养人员，获得第二届中国土壤学会优秀青年学者奖，并获得主持浙江省自然科学杰出青年基金、863计划重大项目子课题等后续基金资助项目2项。本项目原计划发表论文6篇以上，其中SCI论文3-4篇。从研究内容、预期目标、发表论文等方面来看，既保质保量，又超额完成了预定任务。