厌氧联合培养物中脱卤杆菌属对多种卤代有机污染物的生物转化动力学与产物特征研究

《Toxics》：Anaerobic Biotransformation of Six Representative Organohalogen Contaminants by a Dehalogenimonas-Rich Consortium: Kinetics, Metabolic Pathways, and Reciprocal Effects in Binary Mixtures

　　摘要尽管脱卤杆菌属（*Dehalogenimonas*）在有机卤化物污染生境中与脱氯球菌属（*Dehalococcoides*）一样普遍存在，但其对多样化碳骨架和卤素取代基的催化能力及底物谱仍鲜有研究。本研究系统考察了一个富含脱卤杆菌属的联合培养物（QY2-S1）对六种代表性卤代有机污染物的厌氧生物转化作用。单次暴露实验揭示了跨度达一个数量级的显著动力学差异，其速率常数排序为：2,3-二溴丙基-2,4,6-三溴苯基醚（DPTE，3.91 ± 0.34 d?1）＞ β-1,2,5,6-四溴环辛烷（β-TBCO，2.35 ± 0.13 d?1）＞ 2,2′,4,4′,5-五溴联苯醚（BDE 99，1.31 ± 0.09 d?1）＞ 1,1,1,3,10,11-六氯十一烷（一种短链氯化石蜡[SCCP]同族物，0.15 ± 0.01 d?1）＞ 2,2′,3,3′,6,6′-六氯联苯（PCB 136，0.11 ± 0.01 d?1），而磷酸三(2-氯乙基)酯（TCEP）则未被转化。转化动力学可能主要受碳–卤键解离能和碳骨架几何构型控制，其中脂肪族和溴代化合物的转化速率快于芳香族和氯代类似物。在二元共暴露条件下，竞争性抑制作用呈现从相互动力学衰减（BDE 99与β-TBCO组合，以及DPTE与β-TBCO组合）到显著不对称性（PCB 136与BDE 99组合，以及PCB 136与1,1,1,3,10,11-六氯十一烷组合）的变化，而TCEP则完全抑制了PCB 136的脱氯反应。产物鉴定表明，富含脱卤杆菌属的联合培养物介导了BDE 99的邻位区域选择性脱溴反应、DPTE的芳环脱溴与侧链二卤消除/脱溴化氢反应、SCCPs的还原脱氯/脱氯化氢反应，以及β-TBCO的二溴消除反应并伴随环氧化作用。这些发现为缺氧环境中有机卤化物混合物的环境归趋和生物修复潜力提供了重要见解。