廣州地化所在多氯聯苯(PCBs)來源和原位微生物降解研究中取得新進展
毒害性有機物污染是我國面臨的重要環境問題之一。多氯聯苯(PCBs)是環境中廣泛存在的一類典型毒害性有機污染物。由于PCBs具有半揮發性、難降解、生物蓄積和生物毒性的特點，一旦被泄露至環境中，便會長期存在，對水體、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進而影響到生物甚至危害人類健康。沉積物是環境中PCBs的主要儲存和傳輸介質，研究沉積物中PCBs的來源和微生物降解過程對深入了解PCBs的污染現狀和自然修復潛力具有重要意義。但是，由于實際環境中PCBs來源及轉化過程的復雜性，常規通過對污染物的濃度/組成變化及其代謝產物檢測的方法難以開展其野外環境來源和轉化過程的研究，嚴重制約了PCBs的環境行為和歸宿的研究。
針對以上問題，中國科學院廣州地球化學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用多重證據法（單體碳穩定同位素分析、PCBs定性定量、手性對映體分析和定量PCR技術）對拆解區沉積環境中PCBs的污染來源和微生物降解過程進行研究。
研究結果發現，不同采樣點（1/2號與3號）沉積柱中PCBs的峰值濃度出現在不同的沉積深度（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單位聯苯氯原子數（CPB）與PCBs摩爾濃度歸一化的Dehalococcoides絕對豐度（Log (Dhc/TCB)）表現出顯著的負相關關系（p < 0.01）（圖2），暗示埋藏過程中PCBs可能在Dehalococcoides的作用下發生了不同程度的微生物降解過程。同時，研究發現PCBs手性對映體組成（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），進一步證實了沉積環境中存在PCBs的原位微生物降解過程。隨沉積深度增加，多數PCBs單體表現出明顯的重碳同位素富集現象（圖4），說明微生物降解作用隨沉積深度的增加而增強。本研究通過多種分析技術相結合的方式綜合論證了野外沉積物中PCBs的來源和微生物降解過程，為原位解析復雜環境中相關污染物的來源和轉化問題提供了新的思路。
圖1：三個采樣點沉積柱中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單位聯苯氯原子數（CPB）與PCBs摩爾濃度歸一化的Dehalococcoides絕對豐度（Log (Dhc/TPCB)）的相關關系
圖3：沉積柱中手性PCBs單體對映體組成（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）
該項目得到國家自然科學基金及廣東省科技項目的資助。相關成果已發表于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
