用于有效评估1,4-二氧环烷生物降解潜力（以实现自然衰减）及丙烷生物释放的群落特异性生物标志物

《Environmental Science & Technology Letters》：Cluster-Specific Biomarkers for Effective Assessment of 1,4-Dioxane Biodegradation Potentials for Natural Attenuation and Propane Biosparging

研究采用Taqman qPCR技术评估丙烷生物刺激和自然衰减对1,4-二氧六环降解的影响，发现PRM clusters III和I丰度与降解率显著相关，并建立10^4.5 copies/mL为生物修复有效阈值。

　　

自然衰减（NA）和丙烷生物刺激（PB）是有效的、成本效益高的原位技术，可用于修复受1,4-二氧烷污染的地下水。我们设计并验证了三组引物/探针，能够区分六族丙烷单加氧酶（PRMs）的三个不同类别，并评估了它们在模拟自然衰减和丙烷生物刺激处理条件的微宇宙中的降解作用。这些生物标志物表现出高度特异性和灵敏度（在含1,4-二氧烷的地下水中浓度为500–1600拷贝/毫升时仍能检测到）。在两个地点的七个监测井中制备的微宇宙实验显示，1,4-二氧烷得到了显著去除，尤其是在实施了主动丙烷生物喷气处理的情况下。通过基于Taqman技术的qPCR检测，发现prmAI和prmAIII是最主要的酶类，而prmAII和thmA则未被检测到，这表明I类和III类丙烷单加氧酶在1,4-二氧烷的生物降解过程中起着关键作用。此外，总prmA的丰度以及prmAI和prmAIII的丰度分别与1,4-二氧烷的降解速率存在显著相关性。相关性和回归分析表明，prmAIII与降解速率的关联度高于prmAI，说明在所测试条件下III类丙烷单加氧酶的影响更大。当总prmA浓度低于10^4.5拷贝/毫升时，1,4-二氧烷的去除效果几乎可以忽略不计，这为评估生物修复潜力提供了一个实际阈值。这些研究结果证明，针对不同类别的六族丙烷单加氧酶的生物标志物是预测和监测受污染含水层中1,4-二氧烷生物降解的有效工具。