雙氯芬酸是一種非甾體抗炎藥,具有抗炎、鎮(zhèn)痛及解熱作用,作為人體和畜禽養(yǎng)殖用藥,其應(yīng)用非常廣泛。然而,約6-15%的雙氯芬酸用藥以原藥狀態(tài)被排出體外。由于傳統(tǒng)的污水處理方法對雙氯芬酸的去除效率不高(30-70%去除率),導(dǎo)致雙氯芬酸在地表水,地下水以及沉積物等環(huán)境中被頻繁檢出,成為廣受關(guān)注的新污染物。國務(wù)院辦公廳2022年5月印發(fā)的《新污染物治理行動方案》對新污染物治理工作進(jìn)行全面部署。但包括雙氯芬酸在內(nèi)的很多新污染物的環(huán)境行為研究還比較有限,尤其在地下水,沉積物等厭氧環(huán)境中的微生物降解轉(zhuǎn)化研究更是知之甚少。
中國科學(xué)院沈陽應(yīng)用生態(tài)研究所污染環(huán)境微生物生態(tài)組團隊在鹵代烴還原脫鹵,有機鹵呼吸細(xì)菌活性和功能多樣性方面持續(xù)進(jìn)行深入系統(tǒng)研究。團隊成員通過研究雙氯芬酸為底物的富集培養(yǎng)體系發(fā)現(xiàn),基于河流底泥的富集培養(yǎng)物可將雙氯芬酸脫氯還原為單氯代產(chǎn)物和無氯取代產(chǎn)物苯胺苯乙酸(圖1)。該富集培養(yǎng)物微生物種群結(jié)構(gòu)中的有機鹵呼吸細(xì)菌脫鹵單胞菌(Dehalogenimonas)的豐度達(dá)到56%以上(圖2);進(jìn)一步的qPCR分析顯示,該脫鹵單胞菌能夠通過脫氯還原雙氯芬酸獲得能量進(jìn)行生長(圖3),是驅(qū)動雙氯芬酸脫氯降解轉(zhuǎn)化的主要菌株,我們將其命名為Dehalogenimonas sp. strain DCF。菌株DCF同本團隊前期分離獲得的脫鹵單胞菌GP菌株進(jìn)化距離最近(圖3),但二者脫氯活性和底物利用范圍有別,菌株DCF是一株具有新的脫氯活性的脫鹵單胞菌。本研究的發(fā)現(xiàn)不僅拓展了脫鹵單胞菌脫氯活性的多樣性范圍,也為理解鹵代新污染的環(huán)境行為提供新的認(rèn)知,并能夠為促進(jìn)和增強該類新污染物的自然衰減提供技術(shù)手段。
該成果以“Organohalide Respiration with Diclofenac by Dehalogenimonas”為題在2022年8月4日發(fā)表在Environmental Science & Technology期刊。沈陽生態(tài)所助理研究員李秀穎為論文第一作者,嚴(yán)俊研究員為通訊作者。該研究得到國家重點研發(fā)計劃項目(2018YFC1800704、2019YFC1804400)、國家自然科學(xué)基金項目(41907220、41977295、41907287)和中國科學(xué)院前沿科學(xué)重點研究計劃項目(ZDBS-LY-DQC038)等項目的支持。

圖1 雙氯芬酸的降解轉(zhuǎn)化及產(chǎn)物的質(zhì)譜定性分析

圖2 雙氯芬酸富集培養(yǎng)物的微生物種群結(jié)構(gòu)

圖3 富集培養(yǎng)物中菌株DCF的qPCR分析和基于16S rRNA基因的系統(tǒng)發(fā)育樹分析




