基于微界面过程的水体多溴联苯醚与重金属复合污染微生物降解/转化机制研究

拟以实验室保存的一批从受PBDEs与重金属复合污染水域、沉积物、土壤筛选和分离出的具有降解/转化性能的复合菌为实验菌株，进行优化培养研究，合理调控PBDEs脱溴降解酶、重金属吸附转化酶的诱导合成，合理调控对PBDEs的脱溴降解和重金属的吸附转化有双促进作用的菌产生物表面活性剂的活性组分，构建能促进微界面间PBDEs与重金属复合污染脱溴降解/吸附转化的微生物强化修复体系。以PBDEs中的十溴联苯醚（deca-BDE）、八溴联苯醚（octa-BDE）和重金属铅、镉为研究对象，考察在水环境微界面上PBDEs、重金属、PBDEs脱溴降解/重金属吸附转化复合菌之间的交互作用；明确诱导酶和生物表面活性剂促进的微界面间复合菌的脱溴降解/吸附转化反应动力学及其机制。探讨优化的生物修复技术参数。为今后微生物强化修复体系在PBDEs与重金属复合污染水体中的实际应用提供理论依据及技术支持。

从污染环境中筛选得到一批对BDE-209和重金属（镉、铜、铅、锌）有高效降解/吸附作用的菌株。对水体BDE-209与重金属复合污染的微界面过程及微生物降解/转化机制进行了较深入研究。结果表明，各菌株对BDE-209均有良好的降解效果，对一定初始浓度的BDE-209，降解菌5 d的降解率均在50%-70%之间。同时这些菌株对Zn、Pb、Cd的吸附率达到80%以上。一定浓度的生物表面活性剂对B. thuringiensis降解BDE-209有促进作用，最高可将BDE-209降解率提高23.18%，这主要归因于微界面间表面活性剂的增溶和协同代谢的综合效应；P. aeruginosa对BDE-209的降解主要依靠胞内酶在细胞内完成，而白腐菌对BDE-209的降解则主要靠胞外酶在细胞外完成。动力学分析表明P. aeruginosa降解BDE-209遵循米氏方程，符合高浓度底物抑制的酶促反应类型。.对BDE-209的降解途径的研究表明，各菌株对BDE-209的降解过程都有溴产生。其中B. thuringiensis降解BDE-209可能产生OH-PBDEs；P. aeruginosa降解BDE-209产生了2种nona-BDE（BDE-207, BDE-208）、4种octa-BDE（BDE-196, BDE-197, BDE-202, BDE-203）和1种hepta-BDE(BDE-183)。.考察了不同菌株修复BDE-209与重金属复合污染时，目标污染物之间的复合效应。复合污染体系中，Pb对B. thuringiensis降解BDE-209有明显抑制作用，降解率和脱溴量均随Pb浓度的增加而显著下降。低浓度（0.1-2 mg•L-1）BDE-209可促进B. thuringiensis对Pb的吸附，高浓度BDE-209（5 mg•L-1）对B. thuringiensis吸附Pb则产生抑制作用。低浓度Cu（1 mg•L-1）、Cd（0.5 mg•L-1）可促进白腐菌对BDE-209的降解，高浓度（>1 mg•L-1）重金属对白腐菌降解BDE-209皆表现为抑制作用，抑制作用大小为Cd>Pb>Cu。水体-沉积物模拟自然环境修复实验表明，Cu、Cd、Pb可促进沉积物对BDE-209的吸附，且促进作用为Pb>Cd>Cu。相比纯水体系，水/沉积物体系BDE-209降解周期缩短。