植物-电化学活性微生物降解湿地中芘和苯并[a]芘的机制研究

高分子量多环芳烃（HMW-PAHs）可导致湿地生态功能逐步退化甚至丧失，有效地控制和修复HMW-PAHs显得尤为重要。本项目提出了基于湿地植物和微生物电化学技术（SMFC）构建的植物-电化学活性微生物耦合系统（P-SMFC）强化降解芘和苯并[a]芘的一种新思路。通过室内模拟和野外原位降解，探讨不同处理条件下耦合系统中芘和苯并[a]芘降解过程特征；依据沉积物中微生物代谢活性与群落结构特征，揭示耦合系统内微生物降解芘和苯并[a]芘的主要途径及优势菌种；探讨耦合系统中植物与SMFC相互影响机制，进而阐明P-SMFC加速降解湿地中芘和苯并[a]芘的机制。本项目将从新的视觉阐明植物-微生物协同降解湿地中HMW-PAHs的机制，并为HMW-PAHs污染的控制与修复提供新的技术途径。

高分子量多环芳烃（HMW-PAHs）可导致湿地生态功能逐步退化甚至丧失，有效地控制和修复HMW-PAHs 显得尤为重要。项目采用植物-电化学活性微生物降解湿地中HMW-PAHs。主要创新成果包括提出了一种原位提高湿地沉积物中HMW-PAHs 分解的生物新技术；阐明了以电极作为电子受体在沉积物体系内分解代谢HMW-PAHs的机制，电极运用改变沉积物中微生物胞外电子转递途径，增加了一条微生物代谢的新途径；测定了植物各生长指标对毒物响应，建立了植物-毒物剂量响应模型；发现了植物-电化学活性微生物耦合系统内微生物电极与植物根系复杂相互作用，这种相互作用表现为微生物电极影响植物根系泌氧、根系分泌物以及根际微生物群落结构，反之，植物根系行为同样影响了电化学活性微生物和沉积物的氧化还原电位；阐明了耦合系统内厌氧/好氧微生物协作代谢HMW-PAHs的机制。从而进一步完善了植物-根际微生物协同降解HMW-PAHs的机理；这些成果对认识植物-微生物协同降解湿地中HMW-PAHs具有科学的价值，也可为HMW-PAHs污染控制与修复提供新的技术途径。