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随着电子科技产业的快速发展,在其生产、使用和废弃过程中越来越多的污染物质进入到土壤、水体和沉积物等环境介质中造成污染,其中多溴联苯醚(PBDEs)和重金属是两类重要的污染物,对生态环境和人体健康造成了潜在的危害。沉积物是环境中各类污染物质迁移转化和蓄积的重要场所,开展PBDEs与重金属等污染物在沉积物中的迁移、转化特性等方面的研究对电子废物拆解场地的生态修复具有重要的意义。 本研究中,从台州电子废物拆解场的沉积物中驯化、筛选、分离分别得到四株十溴联苯醚(BDE-209)降解菌株和三株二溴联苯醚(BDE-15)降解菌株,由菌株的形态、生理生化特性和16S rDNA鉴定结果表明,BDE-209的降解菌分别属于Cellulomonas sp.、Agromyces sp.、Rhodococcus sp.和Methylobacterium sp.,而BDE-15的优势菌分别为Cellulomonas sp.、Lysinibacillus sp.和Staphylococcus sp.。其中,Rhodococcus sp.对BDE-209的降解效率最高,在BDE-209初始浓度为50 mg/L的培养液中接种6d后其降解率为65.1%; BDE-15降解效率最高的菌株为Cellulomonas sp.,在BDE-15初始浓度为30mg/L体系中培养6d后,降解率达63.1%。研究重点探讨了不同菌株对BDE-209的降解特性及其降解产物,据此推测模拟了其降解途径。结果表明,所筛选的四株菌株对BDE-209的降解过程以脱溴为主,主要降解产物为低溴代联苯醚,且脱溴反应优先发生在间位上,而邻位和对位上的溴原子较难脱掉。鉴于污染区域可能存在PBDEs与重金属的复合污染情况,实验中针对不同浓度重金属存在条件下,PBDEs的降解特性进行了研究。首先考查在不同浓度的Cu2+、Pb2+和Cd2+的反应体系中,菌株对BDE-209的降解特性,发现四株菌株对Cu2+、Pb2+和Cd2+耐受能力不同,其中Rhodococcus sp.的耐受性最好。低浓度时,重金属的存在对接种初期的降解活动有轻微的促进作用;而随着重金属浓度的升高,其对于微生物生长的抑制作用逐渐增强。尽管如此,重金属的存在仅会影响其降解速率及降解效果,并未发现其对于降解产物和降解途径的影响。 为了有效提高BDE-209的降解效率,实验中进一步尝试采用降解效率最高的3#菌株(Rhodococcus sp.)与铁碳微电解耦合降解BDE-209。结果显示,铁碳微电解体系的引入可有效促进BDE-209的降解,尤其是反应初期(前24h降解率由13.1%提高到39.4%)。对其降解产物的分析显示共作用体系对BDE-209的降解过程同样主要以还原脱溴为主,即以间位脱溴和邻位脱溴为主,同时脱溴降解更容易发生在不同苯环间。 研究结果表明,相比于常规的厌氧微生物,好氧微生物对PBDEs的脱溴降解速率明显加快,尤其是铁碳微电解耦合共作用体系。研究可望为多溴联苯醚的微生物降解提供有益参考,为后续PBDEs和重金属复合污染沉积物和土壤的生态修复提供基础数据。