多氯联苯微生物降解的土壤胶体界面作用机制研究
批准号:
41671327
项目类别:
面上项目
资助金额:
66.0 万元
负责人:
滕应
依托单位:
学科分类:
环境土壤学
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
李振高、任文杰、马文亭、朱灵佳、王笑咪、甘信宏、戴士祥
中文摘要
多氯联苯(PCBs)是国际上共同关注的优控持久性有机污染物。土壤中复合胶体是影响PCBs微生物降解的重要限制因子,故土壤胶体-PCBs-降解微生物之间的相互关系成为探讨PCBs污染土壤微生物修复机理的关键内容。本项目以不同类型土壤提取的复合胶体与PCBs降解根瘤菌为实验材料,采用13C-PCBs稳定同位素与gfp基因双标记示踪法,借助等温滴定微量热(ITC)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)、扫描电子显微镜(SEM)、激光共聚焦显微镜(LSCM)、原子力显微镜(AFM)等现代仪器分析手段,深入研究根瘤菌与土壤复合胶体的相互作用,探讨根瘤菌存在对PCBs与土壤胶体相互作用的影响,阐明PCBs与微生物在土壤复合胶体界面上的相互作用机制,为多氯联苯污染土壤的微生物修复提供科学依据。
英文摘要
Polychlorinated biphenyls (PCBs), as one of the priority persistent organic pollutants (POPs) , are of great concern due to their persistence and toxicity in the world. Soil complex colloids are the most important limiting factor influencing the microbial degradation of PCBs, and thus the interrelation among soil colloids, PCBs and degrading microbes has become the key content to investigate the microbial remediation mechanisms of soil contaminated by PCBs. This project will be carried out based on the experimental materials of soil colloids prepared manually and extracted from natural soils and Rhizobium meliloti which has been proved to be degrading bacteria of PCBs. By 13C-PCBs isotope, gfp gene double mark, and modern instrumental analysis methods such as isothermal titration microcalorimetry(ITC), Fourier transform infrared spectrum (FTIR), Nuclear magnetic resonance (NMR), Scanning electron microscope (SEM), Laser scanning confocal microscope (LSCM), Atomic force microscope(AFM) and so on, the interaction between Rhizobium meliloti and soil colloids will be deeply investigated, the effect of Rhizobium meliloti on the interaction between PCBs and soil colloids will be discussed, and the interaction mechanism between PCBs and Rhizobium meliloti on the interface of soil colloids will be revealed, which will provide the scientific basis for bioremediation of soils contaminated with PCBs.
多氯联苯(PCBs)是国际上共同关注的优控持久性有机污染物。土壤中复合胶体是影响多氯联苯(PCBs)微生物降解的重要限制因子,故土壤胶体-PCBs-降解微生物之间的相互作用关系成为探讨PCBs污染土壤生物修复机理的关键内容。本项目以不同类型天然土壤胶体及有机胶体组分与PCBs降解菌为供试材料,借助傅立叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振(NMR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、激光共聚焦显微镜(LSCM)、实时荧光定量PCR(Q-PCR)及16S扩增子测序等现代仪器分析手段,深入研究降解菌与土壤胶体的相互作用,探讨降解菌存在对PCBs与土壤胶体相互作用的影响,阐明PCBs与微生物在土壤复合胶体界面上的相互作用机制,为多氯联苯污染土壤的微生物修复提供科学依据。本研究主要结果如下:.1). 不同类型天然土壤胶体对3,3’,4,4’-四氯联苯 (PCB77)的生物降解作用。两种天然土壤胶体均显著降低了PCB77的生物降解,原因之一是PCB77的生物可给性显著降低。此外,在两种土壤胶体的暴露下,降解菌的活性受到显著抑制,这主要归因于对细胞生长繁殖的抑制,没有发现自由基的致死作用。研究结果进一步表明,土壤胶体通过影响降解菌吸附定殖状态限制其与吸附态多氯联苯的有效接触。因此,土壤胶体抑制微生物降解效率主要是通过降低多氯联苯生物可给性及降解菌的吸附定殖状态实现的。.2). 土壤胶体有机组分是决定降解菌及多氯联苯环境行为的重要因素。PCB77与有机胶体相互作用的位点主要集中在不饱和碳区域。PCB77和有机胶体之间不存在氢键或静电相互作用,且一系列表征结果表明PCB77主要是通过π-π共轭相互作用与有机胶体进行疏水性结合。同时,有机胶体微观结构的差异对PCB77吸附量的影响较大,表面粗糙、比表面积大等因素导致吸附量更高。.3). 土壤胶体-降解菌复合体与PCBs之间的界面作用机制与环境因子有关。土壤有机胶体对PCBs的吸附作用与环境介质的离子强度未表现显著相关关系;有机胶体能通过缓解降解菌株与土著菌群的拮抗作用,保证降解菌在污染土壤中的修复效果;首次证明氢气作为实际土壤中的还原性环境因子促进土壤胶体吸附态降解菌对PCBs的降解:直接效应为好氧PCBs降解菌直接利用氢气作为生长的能量来源,从而提高PCB的降解效率;间接效应为好氧PCBs降解菌可与其他氢气氧化微生物产生协同作用,
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Soil Microbiomes-a Promising Strategy for Contaminated Soil Remediation: A Review
土壤微生物组——污染土壤修复的一个有前景的策略:综述
DOI:
10.1016/s1002-0160(18)60061-x
发表时间:
2019
期刊:
Pedosphere
影响因子:
5.7
作者:
[Teng Ying, Chen Wei]
通讯作者:
Chen Wei
Effect of composition and microstructure of humic acid on 3,3 ',4,4 '-tetrachlorobiphenyl sorption
腐植酸组成和微观结构对3,3',4,4'-四氯联苯吸附的影响
DOI:
10.1007/s11356-018-1536-y
发表时间:
2018
期刊:
Environmental Science and Pollution Research
影响因子:
5.8
作者:
[Dai Shixiang, Zhao Ling, Teng Ying, Wang Xiaomi, Ren Wenjie]
通讯作者:
Ren Wenjie
Function of Biohydrogen Metabolism and Related Microbial Communities in Environmental Bioremediation
DOI:
10.3389/fmicb.2019.00106
发表时间:
2019
期刊:
Frontiers in Microbiology
影响因子:
5.2
作者:
[Teng Ying, Xu Yongfeng, Wang Xiaomi, Christie Peter]
通讯作者:
Christie Peter
DOI:
--
发表时间:
2020
期刊:
土壤学报
影响因子:
--
作者:
[滕应, 骆永明, 沈仁芳, 赵其国]
通讯作者:
赵其国
Coupling between Nitrogen Fixation and Tetrachlorobiphenyl Dechlorination in a Rhizobium−Legume Symbiosis
根瘤菌-豆科植物共生中固氮与四氯联苯脱氯的耦合
DOI:
10.1021/acs.est.7b05667
发表时间:
--
期刊:
Environmental Science & Technology
影响因子:
11.4
作者:
[Wang Xiaomi, Teng Ying, Tu Chen, Luo Yongming, Greening Chris, Zhang Ning, Dai Shixiang, Ren Wenjie, Zhao Ling, Li Zhengao]
通讯作者:
Li Zhengao
共 7 条
土壤中典型有机污染物固氮微生物组代谢转化机制
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批准号:42130718
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项目类别:重点项目
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资助金额:290万元
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批准年份:2021
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负责人:滕应
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依托单位:
土壤中根瘤菌-豆科植物共生体对多氯联苯的降解机制研究
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批准号:41371309
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项目类别:面上项目
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资助金额:75.0万元
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批准年份:2013
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负责人:滕应
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依托单位:
土壤中根瘤菌-豆科植物共生体系对多氯联苯还原脱氯的耦合机制研究
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批准号:41171249
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项目类别:面上项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2011
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负责人:滕应
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依托单位:
多氯联苯污染土壤菌根真菌-根瘤菌强化豆科植物的根际修复机理研究
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批准号:40701080
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2007
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负责人:滕应
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依托单位:
国内基金
海外基金