微生物疗法针对环境中的化学威胁

在整个美国，危险废物场所对人类和环境健康构成持续威胁。最严重的情况称为超级基金网站，目前有超过一千个。大约5000万美国人居住在这些区域之一的三英里范围内，这有可能使他们面临罹患癌症和其他严重疾病的风险增加。

尽管对这些场所进行消毒是公共卫生的重点，但技术挑战却令人生畏。特别令人关注的是一对称为TCE和高氯酸盐的氯化化学品。TCE被广泛用作脱脂剂，高氯酸盐被用于制造推进剂。由于过去对这些化学药品的广泛依赖以及对它们的不当处置，它们经常进入环境，对人类健康和周围的生态系统构成重大风险。

长期以来，科学家们一直在以生物修复的方式去除这些剧毒化学品，尤其是当它们以混合物形式存在时。氯化化学品顽固地存在于环境中，有时会污染饮用水系统。

在一项新研究中，Biodesign Swette环境生物技术中心的研究人员探索了消除这些共同存在的有毒化学物质在环境中的新方法。为了实现这一目标，将Fe 0与包含一种不寻常微生物的微生物培养物(称为Dehalococcoides mccartyi)的组合添加到了亚利桑那州古德伊市一个被污染的超级基金站点的土壤和地下水样品中。受污染的场地以前曾参与国防和航空制造。

研究人员描述了Dehalococcoides细菌如何与Fe 0(称为零价铁)协同作用。这项新研究描述了Fe 0，Dehaloccocoides和其他细菌可以有效地将TCE和高氯酸盐转化为良性或毒性较小的微生物生物降解终产物(例如乙烯)的条件。

该研究发表在“环境科学与技术”杂志上。

至关重要的是，该技术可防止TCE降解反应在过程中途停止。发生这种情况时，会产生一对化学物质，顺式-DCE和氯乙烯，而不是乙烯。这对环境将是一个坏消息，因为氯乙烯被认为是一种强效致癌物。

取而代之的是，通过使用低浓度的陈旧Fe 0和脱卤球菌，可以将TCE和高氯酸盐完全还原为无害的乙烯和氯离子。该研究还表明，高浓度的Fe 0抑制了TCE和高氯酸盐的还原，而亚铁(Fe 2 +)(Fe 0的氧化产物)则显着减缓了TCE还原为乙烯的反应。

新研究的主要作者Srivatsan Mohana Rangan说：“通常，污染的环境包含一种以上的有毒污染物，但是，我们对于管理具有多种污染物的环境的信息有限。” “微生物和非生物反应之间的协同作用可以帮助在较短的时间内成功地同时修复多种污染物。我们的研究使用了具有化学还原剂零价铁的微生物培养，证明了成功修复三氯乙烯和高氯酸盐的场景，但也强调了以下场景：会通过产生致癌化学物质而加剧环境污染。”

“我们希望这项研究将有助于在凤凰城固特异机场北超级基金站点和其他受污染的环境中进行补救设计，在这些环境中，使用化学还原剂(例如Fe 0)来促进土壤和地下水中的长期和持续的微生物活动，” Anca Delgado说，这项新研究的合著者。(除了担任生物设计职务外，Delgado还是ASU可持续工程与建筑环境学院的助理教授。)

研究结果为先进的微生物解决方案铺平了道路，以解决全国Superfund站点中氯化物污染的问题。

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