低氧条件下多环芳烃的微生物降解产物及降解途径研究

低氧条件广泛分布于自然环境中，也是各种污染物尤其是有机污染物极易累积的场所。在众多有机污染物中，多环芳烃（PAHs）的危害一直备受关注，而微生物降解被证明是自然环境中去除PAHs的最重要的途径，但是相对于严格好氧及严格厌氧降解的研究来讲，低氧条件下微生物对PAHs的降解效果、降解产物及途径的研究尚处空白。另外，氧分子在低氧降解中的作用也鲜有研究。本项目拟采集2种典型的低氧环境（湿地2-5cm土壤区、浅层水体底泥表层）样品，通过实验研究和理论分析相结合，筛选出低氧条件下的高效PAHs降解菌，研究其在不同低氧浓度下对PAHs的降解效果、产物及途径，从而揭示低氧环境下PAHs的迁移、转化规律，填补该领域研究空白；通过研究不同低氧浓度下微生物对PAHs的降解效果、产物及其他电子受体消耗的影响，推断氧分子在低氧环境下的作用。以上结果可为低氧环境污染物的降解机理、毒理评价等提供科学的依据。

低氧条件广泛分布于自然环境中，但是低氧环境中的污染物的迁移、转化规律却鲜为人知。多环芳烃（PAHs）易于沉降在低氧环境中，其的危害一直备受关注，但是相对于严格好氧及严格厌氧降解的研究来讲，对低氧条件下微生物的降解效果的报道寥寥无几，对其降解产物及途径的研究尚处空白。本项目采集典型的低氧环境（太湖竺山湾表层底泥）样品，以多环芳烃中的菲（Phe）及芘(Pyr)为降解目标物，筛选出6株低氧菲降解菌和5株低氧芘降解菌，对这些菌株进行了16S rDNA鉴定。研究了这些菌株在低氧条件下对PAHs 降解效果的影响，计算生物降解率拟合曲线，比较其降解速率的差异。选取了降解能力较强的菌株，运用稳定同位素质谱仪测定技术对降解中间产物进行了定性分析，初步探讨了两种菌在低氧条件下对菲、芘的代谢途径。研究结果表明：（1）低氧区PAHs采样分析：对太湖竺山湾低氧底泥区布设10个点位，对泥样中PAHs进行了分析；16种优先控制PAHs全部检出，总含量范围为61.2-2032.3 ng/g，平均含量为1131.5 ng/g。风险评价表明研究区域内PAHs浓度远低于风险评价高值，但Flu、IP及BghiP部分点位的含量接近或已超过ERL值，生态风险不容忽视。（2）PAH降解菌的筛选、鉴定及降解特性：从太湖竺山湾低氧环境底泥中成功筛选出6株菲降解菌和5株芘降解菌，采用提取细菌基因组、PCR扩增、16S rDNA测序，对高效降解菌进行了菌种鉴定，它们属于克雷伯氏菌属（Klebsiella sp.）、芽孢杆菌属（Bacillus sp.）、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas sp.)和丛毛单胞菌属(Comamonas sp.)。这些菌都是首次发现在低氧环境下具有对多环芳烃的降解能力。（3）PAH低氧降解途径首次初步探索：分别选取了一株菲和芘的高效降解菌，研究了在低氧条件下的降解途径。稳定同位素质谱仪检测结果表明，菲在8%的低氧环境下，Phe-2（Klebsiella sp.）菌种是同时存在厌氧加羧基和加好氧加单羟基的过程。芘在8%的低氧环境下，Pyr-1（Bacillus sp.）菌种是双加氧酶的作用下先加了2个羟基，再逐步开环降解的。