环境因子对厌氧微生物脱卤的影响研究进展

有机卤代物在工农业生产中的广泛应用及不合理处置与排放导致其成为地下环境中普遍存在的一类污染物,严重威胁地下生态系统功能、饮用水安全和人类健康。有机卤呼吸细菌在有机卤污染场地的原位生物修复中起到了至关重要的作用。本文简要概述了影响和制约有机卤呼吸微生物生长代谢及脱卤活性的一些关键环境因子,如pH、温度、盐度、电子供受体和氧气等,并且对有机卤呼吸细菌未来的研究方向提出展望,以期为污染场地原位生物修复工程的有效实施提供理论与技术参考。     

一株脱卤单胞菌属有机卤呼吸细菌的分离纯化与基础特征

【目的】分离鉴定新型有机卤呼吸细菌,拓展有机氯污染物降解菌种资源。【方法】在限制性培养基中,基于特定脱卤微生物的能量代谢特点以及对抗生素的抗性特征,应用绝迹稀释法从脱氯富集培养物中分离纯化新型有机卤呼吸细菌。通过添加酵母提取物和聚合酶链反应-限制性片段长度多态性等方法鉴定菌株纯度。通过考察细胞形态、16S rRNA系统发育树以及对有机氯化物的利用能力来描述此新型菌株的基本特征。【结果】菌株GP是一株来自脱卤单胞菌属(Dehalo genimonas)的新型有机卤呼吸细菌,可耐受1.0 g/L的氨苄青霉素和0.1 g/L的万古霉素,其细胞平面形态为直径0.4–0.8μm的不规则圆形。在乙酸作碳源、氢气作电子供体的条件下,菌株GP可利用1,1-二氯乙烯和一氯乙烯作为电子受体进行有机卤呼吸,脱氯终产物为无毒害的乙烯。16SrRNA系统发育分析表明,菌株GP与Dehalo genimonas formicexedens菌株NSZ-14有高达99.5%的同源性,但两菌株对有机氯化物底物的利用范围不同。【结论】从脱氯富集培养物中分离纯化出一株新型有机卤呼吸细菌,为深入研究脱卤单胞菌这一重要脱卤微生物的遗传学信息和生理生化性质提供了新材料。     

1,2,3-三氯丙烷降解机制与污染场地修复技术研究进展

1,2,3-三氯丙烷(1,2,3-trichloropropane,1,2,3-TCP)是一种人工合成的脂肪族氯代烃,在工、农业生产中得到广泛应用。1,2,3-TCP作为环氧氯丙烷工业生产的中间产物,可作为前体物质用于生产土壤熏蒸剂、有机溶剂等。因其环境持久性、迁移性和生态毒性,国内外机构逐渐开始关注该有机氯污染物的环境归趋、生态健康风险和环境管控。当前,1,2,3-TCP污染物的降解与场地修复仍然是研究热点,但是对于1,2,3-TCP降解转化机制尚缺乏深入研究与总结。鉴于此,文中在讨论1,2,3-TCP的来源、环境污染、生态效应及物理化学降解方法与技术等的基础上,进一步综述了1,2,3-TCP的微生物降解与修复机制(如好氧共代谢降解、厌氧降解等);重点讨论了地下水等厌氧环境中1,2,3-TCP的厌氧微生物降解转化途径与机制,并从热力学角度论证了厌氧条件下1,2,3-TCP作为电子受体被有机卤呼吸微生物利用并降解的可行性;最后,对1,2,3-TCP污染场地原位生物修复进行了总结并对未来研究发展方向进行了展望。     

重金属污染土壤原位化学固定修复研究进展

重金属污染土壤原位化学固定修复是通过添加不同外源物质固定土壤中重金属元素,达到降低重金属迁移性和生物有效性的一种重要方法.由于操作方便和效果快速,使其在污染土壤治理过程中有着不可代替的作用,尤其对于耕作土壤中的面源污染.许多具有俘获土壤中重金属离子能力的自然物质和工业副产品如磷矿石、泥炭土、石灰和有机肥等都可用在实地的固定修复中.采用实验室评价和实地应用评价,一方面可以评估这些固定物质在土壤中对重金属离子的固定效率;另一方面可以评估重金属的溶出、释放和生物毒性等生态风险.本文对原位修复过程中采用的不同固定物质的来源和分类进行了概述,对化学固定过程的机理进行了探讨,同时阐述了重金属污染土壤化学固定修复应用过程中的实验室评价和实地应用评价方法,分析了化学固定修复的局限性并提出了今后的发展方向.     

厌氧微生物菌群XH-1对2,4,6-三氯苯酚的降解特性

有机污染物2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)普遍存在于地下水和河流底泥等厌氧环境中。为了探究厌氧微生物菌群XH-1对2,4,6-TCP的降解能力,本研究以2,4,6-TCP为底物,接种XH-1建立微宇宙培养体系,并以中间产物4-氯苯酚(4-CP)和苯酚为底物分别进行分段富集培养,利用高效液相色谱分析底物的降解转化,同时基于16S rRNA基因高通量测序分析微生物群落结构变化。结果表明: 2,4,6-TCP(122 μmol·L^-1)以0.15 μmol·d^-1的速率在80 d内被完全降解转化,降解中间产物分别为2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)、4-氯苯酚和苯酚,所有中间产物最终在325 d被完全降解。高通量测序结果表明,脱卤杆菌和脱卤球菌可能驱动2,4,6-TCP还原脱氯,其中,脱卤球菌可能在4-CP的脱氯转化中发挥重要作用,并与丁酸互营菌和产甲烷菌联合作用彻底降解2,4,6-TCP。     

产γ-聚谷氨酸枯草芽胞杆菌菌株的高效诱变及发酵条件优化

以产γ-聚谷氨酸(γ-PGA)枯草芽胞杆菌菌株SY-ND为出发菌株,采用新型常压室温等离子体技术对其进行诱变以期获得高产菌株,在诱变致死率为80%~98%的条件下,通过检测突变菌株发酵产γ-PGA的量,筛选得到一株高产菌株SY-ND-SFX029。通过正交试验优化得出最佳培养基条件为:蛋白胨8.0g·L-1、蔗糖45.0g·L-1、L-谷氨酸钠35.0g·L-1。依照该条件经过48h发酵,菌株SY-ND-SFX029的γ-PGA产量达35.3g·L-1,比出发菌株SY-ND的γ-PGA产量18.9g·L-1提高86.8%。     

六氯-1,3-丁二烯的微生物降解研究进展

六氯-1,3-丁二烯(hexachlorobutadiene,HCBD)是一种有毒有害的脂肪族氯代烃,曾经作为杀虫剂、除草剂、变压器油和传热流体等化学工业产品的重要成分被广泛应用于生产生活。HCBD因满足《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》中风险筛选标准(如毒性、持久性、远距离环境迁移和生物累积性等),缔约方于2015年第七次会议中将其增列为持久性有机污染物,2017年又将其列入该公约的附件Ｃ以控制其环境排放量。目前关于HCBD的环境归趋仍是研究热点,但是对于HCBD的微生物降解转化机制尚缺乏深入研究。鉴于此,本文重点回顾并讨论了地下水、底泥等厌氧环境中已报道的HCBD微生物降解转化途径、速率及机制,并从热力学角度阐述HCBD及其降解产物作为电子受体通过还原性脱氯反应被厌氧脱卤微生物代谢转化的可行性。最后,本文根据现有研究结果,提出微生物厌氧降解HCBD的研究展望,包括多组学技术解析HCBD降解功能菌群结构和潜在互作机制、HCBD厌氧降解微生物的分离与纯化,以及HCBD厌氧降解菌剂的开发与污染场地原位生物修复应用等。     

脱卤单胞菌属在厌氧降解有机氯化物及污染场地修复应用中的研究进展

脱卤单胞菌 Dehalogenimonas 是绿弯菌门 (Chloroflexi) 脱卤球菌纲 (Dehalococcoidia) 的一个属。脱卤单胞菌属目前包含 Dehalogenimonas lykanthroporepellens、Dehalogenimonas alkenigignens 和 Dehalogenimonas formicexedens 这 3 个已正式命名的物种,其成员均为严格厌氧的专性有机卤呼吸细菌,利用氢气和甲酸作为电子供体,以氯代烷烃 (例如 1,2,3-三氯丙烷、1,2-二氯丙烷和 1,2-二氯乙烷) 作为电子受体,通过介导还原性脱氯反应获得能量进行生长。我国污染场地地下水中氯代烷烃等有机氯污染较为突出,脱卤单胞菌的产能方式使其在污染场地原位修复中具有重要的应用价值。新近发现的 WBC-2 菌株和"Candidatus Dehalogenimonas etheniformans" GP 菌株可以脱氯降解某些氯代烯烃,其中 GP 菌株能够将一氯乙烯完全脱氯至乙烯,拓展了有限的一氯乙烯脱氯菌种资源,丰富了脱卤单胞菌的生态学功能。文中围绕脱卤单胞菌属的生理生化特性、生态功能及基因组信息进行综述,旨在为污染场地有机氯污染物的清理及工程实施提供理论指导。     

有机卤呼吸微生物菌群营养交互的作用机制

有机卤呼吸细菌(organohalide-respiringbacteria,OHRB)是污染场地土壤与地下水中厌氧降解及生物修复有机卤代污染物的主力军。微生物种群间的资源竞争、生长抑制、代谢交叉喂养(crossfeeding,即营养的动态交换,包括碳源、氮源、氨基酸、维生素、核苷酸、电子供体、电子受体和其他生长因子等)、水平基因转移及其他交互作用机制是群落结构稳定平衡的基础,有利于促进有机卤代污染物消减效率的最大化。本文围绕OHRB种群及与其他微生物种群间的互作机制(如交叉喂养机制、竞争机制及抑制机制等)进行了概述,并对未来互作机制的研究进行了探讨与展望,旨在为有机卤代物污染场地生物修复效率的提高提供科学理论和技术参考依据。