廣州地化所在多氯聯(lián)苯(PCBs)來(lái)源和原位微生物降解研究中取得新進(jìn)展
毒害性有機(jī)物污染是我國(guó)面臨的重要環(huán)境問題之一。多氯聯(lián)苯(PCBs)是環(huán)境中廣泛存在的一類典型毒害性有機(jī)污染物。由于PCBs具有半揮發(fā)性、難降解、生物蓄積和生物毒性的特點(diǎn),一旦被泄露至環(huán)境中,便會(huì)長(zhǎng)期存在,對(duì)水體、大氣和土壤等造成全球性污染,甚至可以通過食物鏈累積進(jìn)進(jìn)而影響到生物甚至危害人類健康。沉積物是環(huán)境中PCBs的主要儲(chǔ)存和傳輸介質(zhì),研究沉積物中PCBs的來(lái)源和微生物降解過程對(duì)深入了解PCBs的污染現(xiàn)狀和自然修復(fù)潛力具有重要意義。但是,由于實(shí)際環(huán)境中PCBs來(lái)源及轉(zhuǎn)化過程的復(fù)雜性,常規(guī)通過對(duì)污染物的濃度/組成變化及其代謝產(chǎn)物檢測(cè)的方法難以開展其野外環(huán)境來(lái)源和轉(zhuǎn)化過程的研究,嚴(yán)重制約了PCBs的環(huán)境行為和歸宿的研究。
針對(duì)以上問題,中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所麥碧嫻課題組博士研究生黃晨晨與曾艷紅副研究員等近期提出應(yīng)用多重證據(jù)法(單體碳穩(wěn)定同位素分析、PCBs定性定量、手性對(duì)映體分析和定量PCR技術(shù))對(duì)拆解區(qū)沉積環(huán)境中PCBs的污染來(lái)源和微生物降解過程進(jìn)行研究。
研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同采樣點(diǎn)(1/2號(hào)與3號(hào))沉積柱中PCBs的峰值濃度出現(xiàn)在不同的沉積深度(圖1),并具有不同的碳同位素組成特征,表明拆解區(qū)沉積物中至少存在兩次大的PCBs污染輸入事件。不同沉積深度段中PCBs單位聯(lián)苯氯原子數(shù)(CPB)與PCBs摩爾濃度歸一化的Dehalococcoides絕對(duì)豐度(Log (Dhc/TCB))表現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(p < 0.01)(圖2),暗示埋藏過程中PCBs可能在Dehalococcoides的作用下發(fā)生了不同程度的微生物降解過程。同時(shí),研究發(fā)現(xiàn)PCBs手性對(duì)映體組成(EF)和單體碳同位素組成(δ13C)在沉積深度上顯著變化(圖3和圖4),進(jìn)一步證實(shí)了沉積環(huán)境中存在PCBs的原位微生物降解過程。隨沉積深度增加,多數(shù)PCBs單體表現(xiàn)出明顯的重碳同位素富集現(xiàn)象(圖4),說明微生物降解作用隨沉積深度的增加而增強(qiáng)。本研究通過多種分析技術(shù)相結(jié)合的方式綜合論證了野外沉積物中PCBs的來(lái)源和微生物降解過程,為原位解析復(fù)雜環(huán)境中相關(guān)污染物的來(lái)源和轉(zhuǎn)化問題提供了新的思路。

圖1:三個(gè)采樣點(diǎn)沉積柱中PCBs總濃度隨沉積深度的變化特征

圖2:沉積柱中不同沉積深度段PCBs單位聯(lián)苯氯原子數(shù)(CPB)與PCBs摩爾濃度歸一化的Dehalococcoides絕對(duì)豐度(Log (Dhc/TPCB))的相關(guān)關(guān)系

圖3:沉積柱中手性PCBs單體對(duì)映體組成(EF)的變化特征

圖4:沉積柱中不同沉積深度段PCBs單體碳同位素組成(δ13C)的變化特征(
表示δ13C值沒有被有效檢測(cè))
該項(xiàng)目得到國(guó)家自然科學(xué)基金及廣東省科技項(xiàng)目的資助。相關(guān)成果已發(fā)表于Water Research上。論文信息:
Huang, Chenchen; Zeng, Yanhong; Luo, Xiaojun; Ren, Zihe; Lu, Qihong; Tian, Yankuan; Gao, Shutao; Wang, Shanquan; Harrad, Stuart; Mai, Bixian. Tracing the sources and microbial degradation of PCBs in field sediments by a multiple-line-of-evidence approach including compound-specific stable isotope analysis. WATER RESEARCH, 2020, 182. DOI: 10.1016/j.watres.2020.115977
鏈接:https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.115977
(有機(jī)地球化學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室供稿)

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