工程生物驱动的土壤有机氯农药DDT生物和化学耦合降解过程和调控机制

有机氯农药DDT是具有高持留性和广谱毒性的持久性有机污染物，其土壤残留分布广、浓度低、难降解，传统修复方法在技术或经济上难以实现，长期威胁农产品质量和食品安全。本项目筛选不同生态型土著蚯蚓品种为典型工程生物，研究其长期活动在调控土壤DDT降解过程中的重要功能和化学与生物学的耦合驱动机制。拟通过长期培养对照实验，对比研究两种蚯蚓品种对土壤DDT脱氯强度的动态变化趋势和降解途径的驱动效应。利用道南离子交换膜和有机质酸提分组技术解析工程生物驱动的DDT土壤溶液化学动态调节特征，以揭示DDT吸附解吸附动力学过程、活性有机酸共代谢物质转化及铁氧化物电子传递体形成规律。利用DGGE分子生物学技术研究土壤微生物群落结构变化和蚯蚓消化酶系的氧化裂解功能，解析消化道微域环境中"有机酸-铁氧化物配体-微生物-酶"体系强化诱导DDT降解的化学和生物学耦合过程，为揭示土壤DDT脱毒演化的生物驱动过程提供理论依据。

以DDT作为土壤典型有机氯污染物, 选用表层种和内层种生态型蚯蚓（Eisenia foetida和Amynthas robustus E.Perrier）作为工程生物，设计土壤污染模拟实验，利用气相/液相色谱和质谱技术动态监测蚯蚓对土壤DDT降解的强化驱动效应。结果显示：通过360 d的培养，添加蚯蚓的处理中土壤DDT降解率显著高于对照（P < 0.05）。低污染水平下，添加低密度和高密度表层种蚯蚓处理中DDT降解率分别为53.27 % 和62.49 %，内层种蚯蚓处理中DDT降解率分别为63.80 %和70.80 %；高污染水平下，添加表层种蚯蚓处理中DDT降解率分别为54.02 %和64.16 %，内层种蚯蚓处理中DDT降解率分别为62.19 %和48.21 %。添加蚯蚓处理中，土壤DDT主要被转化为DDD、DDE、DDMU，0-180 d土壤DDT主要通过厌氧还原脱氯生成DDD，180-360 d主要通过氧化脱氯生成DDE，内层种蚯蚓强化效果优于表层种蚯蚓。结果表明，两种生态型蚯蚓均能够强化土壤DDT的好氧和厌氧转化，内层种蚯蚓强化效果优于表层种蚯蚓。 因此，两种生态型蚯蚓都可以显著提高土壤DDT的降解。Eisenia foetida的密度越高，DDT的降解速度越大。在0-180天的培养中，厌氧还原脱氯是的主要降解途径，而在180-360天中，好氧脱氯过程提高。蚯蚓可以显著提高微生物生物量碳和氮，表明蚯蚓可能提高DDT的微生物降解。两种生态型蚯蚓物都可适用于增强农田污染DDT的修复。