中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所副研究員鐘音、研究員彭平安等研究人員在氯代有機(jī)磷酸酯厭氧生物轉(zhuǎn)化方面取得新進(jìn)展。相關(guān)研究近日發(fā)表于《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)》。朱錫芬博士為該論文第一作者，鐘音為通訊作者。
氯代有機(jī)磷酸酯（Cl-OPEs）是在自然環(huán)境中廣泛存在的一類新興污染物。生物降解和轉(zhuǎn)化是去除環(huán)境中氯代有機(jī)污染物的主要途徑。已有的研究主要關(guān)注Cl-OPEs的好氧生物降解過(guò)程，然而，關(guān)于Cl-OPEs厭氧生物轉(zhuǎn)化的研究卻十分薄弱。Cl-OPEs厭氧生物轉(zhuǎn)化途徑、機(jī)制以及參與轉(zhuǎn)化過(guò)程的微生物和功能基因仍不清楚。
研究人員利用Cl-OPEs為電子受體，從電子垃圾污染沉積物中富集出了兩個(gè)具有厭氧轉(zhuǎn)化Cl-OPEs能力的菌群（分別命名為8E和8P）。菌群8E和8P在10天內(nèi)分別將磷酸三（2-氯乙基）酯（TCEP）和磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCPP）完全轉(zhuǎn)化。通過(guò)產(chǎn)物質(zhì)量平衡分析，研究發(fā)現(xiàn)TCEP和TCPP主要轉(zhuǎn)化成二酯產(chǎn)物，即磷酸二（2-氯乙基）酯（BCEP）和磷酸二（1-氯-2-丙基）酯（BCPP）。
此外，TCEP和TCPP分別被還原轉(zhuǎn)化成乙烯/乙烷和丙烯。研究采用重水配制的培養(yǎng)基培養(yǎng)菌群8E和8P，發(fā)現(xiàn)乙烯和丙烯沒有被氘代標(biāo)記，而乙烷被氘代標(biāo)記，表明TCEP和TCPP可能通過(guò)單電子轉(zhuǎn)移（自由基機(jī)制）進(jìn)行還原脫氯，脫氯產(chǎn)物隨即發(fā)生C-O鍵斷裂生成二酯產(chǎn)物和無(wú)氘代標(biāo)記的乙烯和丙烯。乙烯進(jìn)一步還原成乙烷。該途徑是一條全新的厭氧脫氯轉(zhuǎn)化途徑，與傳統(tǒng)的加氫脫氯途徑顯著不同。
通過(guò)16S rRNA基因擴(kuò)增子測(cè)序和qPCR分析，研究人員發(fā)現(xiàn)專性脫鹵菌Dehalococcoides對(duì)TCEP和TCPP厭氧還原轉(zhuǎn)化可能具有重要作用。宏基因組單菌草圖組裝技術(shù)分析表明菌群8E-1和8P-1中的Dehalococcoides（Bin8E40和Bin8P27）屬于不同的Dehalococcoides mccartyi亞組，分別包含14和15個(gè)還原脫鹵酶（rdh）基因。逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)（RT–qPCR）分析顯示其中13個(gè)和12個(gè)rdh基因在TCEP和TCPP還原轉(zhuǎn)化過(guò)程中均能進(jìn)行轉(zhuǎn)錄表達(dá)，表明它們可能分別參與了TCEP和TCPP的還原轉(zhuǎn)化過(guò)程。
該研究揭示了厭氧條件下Cl-OPEs生物還原轉(zhuǎn)化機(jī)制，有助于認(rèn)識(shí)Cl-OPEs在厭氧環(huán)境（地下水、沉積物、污泥和地下土壤等）中的環(huán)境行為，對(duì)Cl-OPEs的污染控制和高效生物修復(fù)技術(shù)開發(fā)具有十分重要的意義。
