黄河污灌区湿地多氯联苯的微生物厌氧降解机制研究

污水灌溉是土壤有机物污染的重要原因，黄河污灌区湿地多氯联苯的污染已引起突出的农产品与环境健康问题。多氯联苯的还原转化研究也成为国际土壤环境化学研究的热点。本项目以源于黄河污灌区兰州段湿地土壤的Fe（III）/腐殖质还原菌Comamonas koreensis YB05为对象，探讨其呼吸脱氯潜力与电子受体利用谱。研究Fe（III）/腐殖质还原菌-铁氧化物-腐殖质-多氯联苯共存体系中的脱氯动力学，探讨脱氯过程中腐殖质和Fe（III）的介导机制，阐明腐殖质和Fe（III）在介导多氯联苯还原脱氯反应的具体协同方式。采用土柱与根际培养箱试验研究不同湿地土壤类型、土壤条件与外源物质（铁氧化物和腐殖质等）对污灌区湿地土壤Fe（III）/腐殖质呼吸与还原脱氯过程的影响，揭示复杂条件下污灌区湿地土壤多氯联苯加快降解的协同介导机制，为建立基于Fe（III）/腐殖质呼吸的土壤多氯联苯原位修复策略提供科学依据。

从黄河污灌区兰州段、西宁段、银川段、天水段、宝鸡段的湿地土壤中分离到一株能高效还原Fe(III)和HS（腐殖质）的兼性厌氧菌，编号为YB05。结合YB05的形态学、生理生化和分子生物学特性，将菌株鉴定为Comamonas Koreensis。有氧条件下，在提供的96种碳源中，YB05只能利用其中的38种。厌氧条件下，能氧化的电子供体有：丙三醇、葡萄糖、蔗糖；能还原的Fe(III)有柠檬酸铁、氢氧化铁、水铁矿、针铁矿，还可以还原腐殖质(HS)的类似物AQDS（2,6-双磺酸蒽醌）。在这些厌氧氧化还原过程中，Fe(III)和AQDS是YB05的电子受体。以Comamonas Koreensis BY05为研究对象，研究了厌氧条件下HS的存在对微生物介导的多氯联苯(PCBs)还原脱氯过程的影响。研究结果表明， YB05菌株引起的PCBs的还原脱氯过程是一个生物化学过程，YB05首先氧化葡萄糖产生电子,然后AQDS将产生的电子加速传递至PCBs，使PCBs发生还原脱氯降解，这可能也代表了自然界厌氧环境下一条很重要的电子流动方式。因此我们提出了Fe（III）/HS还原菌介导的PCBs还原脱氯机制假说，以期揭示厌氧条件下PCBs加速降解的内在本质，为建立基于Fe（III）/HS呼吸的土壤有机氯污染原位修复技术提供科学依据。