胞外聚合物对污染土壤中PAHs生物有效性的影响机制及其表征

The predicting methods of the bioremediation for persistent organic pollutants in soil draw wide interest. At present, chemical extraction techniques such as Tenax resin extraction can not predict the bioremediation yet. The main reason is that the extracellular polymeric substances(EPS) change the adsorption-desorption precess of pollutants on the microenvironmental interface continuously, thus change the bioavailability of pollutants. The mechanism how the EPS modify the bioavailability of pollutants is very critical to establishment of predicting methods. In this proposal, we attempt to culture PAHs degrading strain Micrococcus sp. PHE9, Sphingobium sp. PHE3 or coculture these strains with the rhamnolipid-producing bacterium pseudomonas aeruginosa ATCC9072 in aquous phase or in soil micrososms. The effects of EPS on these aspects such as soil PAHs desorption, PAHs fractions,cell hydrophobicity, cell activity，adhension capability and bacterium degrading capacity would be studied. At the same time, the effect of materials such as root exudates or synthesized surfactants on the EPS regulating PAHs bioavailability would also be investigated. Finally, Tenax resin extraction is to be modified to mimeck the process. Our aims are to establish a method to predict the bioremediation for persistent organic pollutants in soil.

土壤中持久性有机污染物的生物有效性及其预测方法已成为研究的热点之一。由于对胞外聚合物改变污染物生物有效性的机制认识不足，导致目前的化学方法如Tenax提取法难以准确预测土壤中有机污染物的微生物降解。为阐明胞外聚合物对PAHs生物有效性的影响机制，本项目拟采用鼠李糖脂产生菌株pseudomonas aeruginosa ATCC9072与2株PAHs降解菌株Micrococcus sp. PHE9和Sphingobium sp. PHE3在溶液或土壤微宇宙体系中单独或共同培养，研究胞外聚合物对土壤中PAHs的解吸、赋存状态、降解菌的表面亲脂性、附生性以及降解性能等方面的影响，并研究在根际分泌物、化学表面活性剂等不同条件下胞外聚合物与PAHs降解的关系，揭示胞外聚合物影响PAHs有效性的机制。同时尝试改进Tenax 树脂提取技术实现对该过程的模拟，建立预测微生物降解的方法。

土壤中持久性有机污染物的生物有效性及其预测方法已成为研究的热点之一。由于对胞外聚合物改变污染物生物有效性的机制认识不足，导致目前的化学方法如Tenax 提取法难以准确预测土壤中有机污染物的微生物降解。为阐明胞外聚合物对PAHs 生物有效性的影响机制，本项目拟在溶液或土壤微宇宙体系中，研究胞外聚合物对土壤中PAHs 的解吸、赋存状态、降解菌的表面亲脂性、附生性以及降解性能等方面的影响，并研究在根际分泌物、化学表面活性剂等不同条件下胞外聚合物与PAHs 降解的关系，揭示胞外聚合物影响PAHs 有效性的机制。同时尝试改进化学提取技术实现对该过程的模拟，建立预测微生物降解的方法。研究结果表明：(1):微生物分泌的多聚糖能够提高菲从固相到水相的传质速率，从而提高菲在水中的溶解度。在界面处，降解菌通过分泌EPS，主要包括蛋白和多糖，并在界面处形成一个附生层，从而克服传质过程的限制，加快菲在在固液的传质速率；（2）研究确定了PAHs在土壤中的老化规律,为生物有效性的提取方参比提供了保障；(3)比较了几种常规的化学提取法，筛选出最适合进一步改进的HPCD提取法；（4）初步研究了微生物分泌的胞外聚合物和根系分泌物分泌添加对PAHs生物有效性提取效率的影响，为揭示胞外聚合物影响土壤中PAHs有效性机制提供依据；(5)建立了HPCD与海藻酸钠（EPS中多糖的模式化合物）复合提取表征PAHs生物有效性的方法并通过验证。研究结果为PAHs污染场地风险评估以及修复策略制定提供了科学依据和方法。