《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Site-specific bacterial community and functional gene responses to repeated benzo[a]pyrene amendment in coking-site soils
编辑推荐：
•在D180时，表观BaP去除率在不同采样点之间的差异范围较窄。•PICRUSt2预测的PAH相关功能响应在D150时最为强烈。•qPCR显示16S rRNA基因丰度较低，且PAH基因/16S比值通常较高。•BaP响应属包括常见的、共有的和站点特异性的响应类群。•选定的BaP
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在D180时，表观BaP去除率在不同采样点之间的差异范围较窄。
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PICRUSt2预测的PAH相关功能响应在D150时最为强烈。
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qPCR显示16S rRNA基因丰度较低，且PAH基因/16S比值通常较高。
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BaP响应属包括常见的、共有的和站点特异性的响应类群。
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选定的BaP响应属与功能基因指标相关联。
引言
苯并[a]芘（BaP）是一种五环高分子量多环芳烃（PAH），具有高疏水性、高化学稳定性和低生物有效性等特征[18]。作为I类人类致癌物，BaP在工业污染场地的土壤中广泛检出，特别是在焦化厂和炼油区[1]、[14]、[3]。一旦释放到土壤中，BaP可长期残留，并通过土壤-植物转移和食物链积累带来生态和人类健康风险。微生物降解被认为是土壤中BaP衰减的最重要途径之一[13]。环羟化双加氧酶对芳香环的初始氧化通常被认为是PAH降解的关键步骤，革兰氏阳性PAH-环羟化双加氧酶α亚基基因（PAH-RHDα GP）和nidA等基因常被用作PAH降解潜力的分子指示物[15]、[28]、[30]。
在实际污染场地中，BaP污染往往不是局限于单一孤立事件。相反，新释放的污染物可能叠加在历史残留物之上，形成反复或慢性胁迫条件[21]、[33]。这种反复污染可能对本地土壤微生物群落施加持续的选择压力，从而改变BaP的耗散、功能基因谱、群落组成和生态位分布模式。然而，许多以往的研究侧重于单次暴露响应或个别污染场地[24]。因此，来自不同地理来源的微生物群落如何响应反复BaP胁迫，以及它们的响应与BaP耗散之间的关系如何，仍有待深入理解。
不同焦化场地的土壤往往拥有由当地环境条件、土壤理化性质和污染历史所塑造的不同微生物群落[31]。这些初始差异可能影响BaP耗散能力以及维持降解潜力的微生物途径[6]。功能冗余可能使不同类群支持相似的生态功能，即使在群落组成保持站点特异性的情况下，也可能导致降解性能的趋同[32]。因此，跨五个采样点比较微生物响应为阐明反复BaP胁迫是否在保留分类学和生态分异的同时促进共同功能结果提供了机会。
除BaP耗散和群落组成外，BaP响应类群的生态特征对于理解反复胁迫下的微生物适应性至关重要，因为PAH胁迫可选择具有不同生态适应性和功能贡献的细菌类群[8]。差异丰度分析可以鉴定BaP处理下富集的扩增子序列变体（ASVs），而根据富集响应的分布对其所属属进行分类，可以区分跨多个站点的响应者与仅响应于单个站点的类群。占据率和生态位宽度分析进一步提供了BaP响应类群是代表具有广泛生态分布的广生态类群还是由当地环境过滤塑造的站点特异性响应者的见解[10]、[2]。将这些方法功能基因指标和群落水平排序相结合，有助于阐明反复BaP胁迫如何将污染物耗散、功能潜力和微生物群落重组联系起来。
为解决这些问题，本研究收集了中国五个典型焦化场地的土壤，并建立了经受两次连续BaP污染脉冲的微宇宙。研究目标为：(i) 表征五个土壤之间的差异以及首次和第二次添加后表观BaP耗散的时序变化；(ii) 评估预测的PAH降解功能和qPCR测定的16S rRNA、PAH-RHDα GP及nidA基因丰度是否表现出对BaP胁迫的一致或分化响应；(iii) 表征采样土壤、处理和培养时间之间的细菌多样性和群落组成；(iv) 鉴定BaP富集的ASVs并根据显著富集响应在站点间的分布对其分类学分配的属进行分类；(v) 评价BaP响应分类学分配属的生态位特征和功能关联。本研究提供了反复污染胁迫下本地微生物群落如何通过站点特异性分类学响应、功能调整和生态分异维持BaP衰减潜力的见解。
章节摘要
土壤样品
表层土壤样品（0-20 cm深度）采集自中国五个历史污染的焦化场地：北京昌平区（BJ；116.13°E，40.24°N）；内蒙古鄂尔多斯（NM；107.01°E，39.38°N）；青海西宁（QH；101.68°E，36.66°N）；陕西安康韩城（SX；110.33°E，35.36°N）；新疆乌鲁木齐（XJ；87.22°E，43.74°N）。根据美国农业部土壤质地分类，BJ为砂壤土，NM为砂土，QH为粉壤土，SX为砂壤土，XJ为壤砂土。每
BaP耗散在初始和反复污染脉冲下在不同土壤间存在差异
五个历史污染土壤的初始BaP浓度差异显著，从XJ的1.71 mg kg-1到SX的73.25 mg kg-1不等（图1A）。CK土壤中BaP浓度一般保持在背景污染范围内，远低于BaP添加土壤中的浓度。相比之下，BaP添加土壤在所有采样时间均维持显著更高的BaP浓度（图1B）。第一次BaP添加后，BaP浓度在71.77至150.51 mg kg-1之间
表观BaP耗散和细菌群落响应的站点特异性模式
在初始胁迫阶段，五个土壤之间的表观BaP去除存在差异，第二次添加后从D150到D180有所增加，且在D180时站点间差异范围较窄（图1）。这种模式表明在最终采样点，采样土壤之间的表观耗散结果更为相似。由于每个地区仅由一个采样点代表，所观察到的差异描述的是采样土壤之间的变异，而非独立解析的区域效应。这种
结论
本研究利用五个焦化场地的土壤，在两次连续BaP污染脉冲下考察了BaP耗散、PAH降解潜力和细菌群落响应。第一次污染脉冲后，五个土壤之间的BaP去除率差异显著，而第二次脉冲后D180时观察到站点间差异范围较窄。然而，细菌群落结构主要因土壤来源而异，BaP诱导的α多样性变化，
CRediT作者贡献声明
侯金宇：撰写——审阅与编辑，调查研究。张云：撰写——审阅与编辑，调查研究。王雄雄：撰写——审阅与编辑，调查研究。谭慧婷：撰写——初稿，可视化，调查研究，形式分析，数据整理。王贝贝：撰写——审阅与编辑，调查研究。吴育成：撰写——审阅与编辑，调查研究。刘五兴：撰写——审阅与编辑，资源，形式分析，概念化。
利益冲突声明
作者声明，他们不存在任何已知可能影响本文报告工作的竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本研究由土壤与可持续农业国家重点实验室重大项目（SKLSSA2506）提供资金支持。
谭慧婷|王贝贝|张云|王雄雄|侯金宇|吴育成|刘五兴
