厌氧微生物修复多氯联苯污染的成果

为了考察硫酸盐还原条件下多氯联苯脱氯过程中沉积物微环境中微生物群落的变化。用qPCR 方法定量了脱氯菌Dehalococcoides、o-17/DF-1、两组硫酸盐还原菌Desulfovibrionales 和Desulfuromonales，以及总Bacteria 的16S rRNA基因。图4.8 为Dehalococcoides16S rRNA 基因随反应时间的变化。在哈德逊河的H-1-S 组中，从12 周到15 周，Dehalococcoides 16S rRNA 基因的水平迅速由3.5×104±1.2×103上升到4.9×105±2.8×103copies/ml（拷贝数每毫升泥浆）（第9 周测得的高Dehalococcoides 16S rRNA 基因水平被认为是异常点排除）；在H-2-S 组中，从第9 周到第12 周，Dehalococcoides 16S rRNA 基因的水平迅速由1.6×104±1.8×103升高一个数量级到1.6×105±1.0×104copies/ml。这两个Dehalococcoides 16S rRNA 基因水平发生突跃的时间点均和多氯联苯脱氯产物被观察到的时间一致，说明脱氯反应和Dehalococcoides 的生长直接相关。随后，Dehalococcoides 16S rRNA 基因在H-1-S 组和H-2-S 组中都保持上升的趋势，分别达到3.0×107±3.1×104copies/ml 和2.7×107±2.1×104copies/ml。Dehalococcoides 的增加意味着脱氯也在持续进行。在格拉斯河的两组添加的反应组（G-1-S 和G-2-S）中，脱氯反应启动之前Dehalococcoides 16S rRNA 基因水平就达到了1.0×106copies/ml，这比H-1-S 和H-2-S 同期高出了1-2 个数量级。当12 到15 周脱氯反应开始时，G-1-S 和G-2-S 组中的Dehalococcoides 16S rRNA 基因仅有少量的上升。G-1-S 和G-2-S 中Dehalococcoides 在整个反应过程中所达到的最高基因水平分别是3.0×107±8.6×105copies/ml 和5.0×107±5.5×105copies/ml。多氯联苯单体的化学分析结果显示在添加了情况下，哈德逊河沉积物微环境比格拉斯河沉积物微环境的脱氯能力要相对强一些。因此，我们猜测格拉斯河沉积物微环境中的高Dehalococcoides 16S rRNA 基因水平可能是由于Dehalococcoides spp.除了多氯联苯还有其他电子受体被利用从而获得生长的能量。

图4.8 H-1-S、G-1-S、H-2-S、G-2-S 组中Dehalococcoides 16S rRNA 基因随时间的变化

通过分析Dehalococcoides 16S rRNA 基因数目和Bacteria 16S rRNA 基因数目的比值随反应时间的变化，我们发现Dehalococcoides 在哈德逊河和格拉斯河沉积物微环境中均出现了选择性富集现象（图4.9）。从整体上看，Dehalococcoides 在哈德逊河沉积物微环境中的富集程度更高。H-1-S 组中Dehalococcoides 的相对百分比从脱氯开始前的0.5%提高到最高17.3%，在H-2-S 组中从脱氯启动前的0.1%提高到11.3%。而在格拉斯河沉积物微环境G-1-S和G-2-S 组中，该比值的提升仅分别从0.1%到0.6%和0.1 到1.7%。这个结果说明，Dehalococcoides 在添加了的哈德逊河沉积物微环境中依旧占有优势。与此同时，我们观察到，Dehalococcoides/Bacteria 比值开始快速升高的时间与脱氯启动的时间一致。因此，该比值有可能成为脱氯启动的指标。然而，我们对比了硫酸根还原条件下和第3章中产甲烷条件下Dehalococcoides 16S rRNA 基因水平，并没有发现脱氯菌浓度和脱氯速率、脱氯程度之间的相关性。

图4.9 H-1-S、H-2-S、H，G-1-S、G-2-S、G 组中Dehalococcoides 16S rRNA 占总Bacteria 16S rRNA 基因的百分比值随时间的变化(www.xing528.com)

o-17/DF-1 16S rRNA 基因由于含量极低且无规律可循，我们认为其在硫酸盐还原条件下的活性可以忽略，在此不做赘述。

我们用同样的方法研究了两类硫酸盐还原菌Desulfovibrionales 和Desulfuromonales 的16S rRNA 基因发现：Desulfuromonales 16S rRNA 基因占总Bacteria 16S rRNA 基因的5.2%到18.4%，但添加后富集现象并不明显。而Desulfovibrionales 则发生了明显的富集（图4.10），这意味着Desulfovibrionales 在添加了的沉积物微环境中可能起到较为重要的还原作用。

图4.10 H-1-S、H-2-S、H，G-1-S、G-2-S、G 组中Desulfovibrionales 16S rRNA 占总Bacteria 16S rRNA 基因的百分比值随时间的变化