化合物特異的安定同位体分析を含む複数のラインオブエヴィデンスアプローチによるフィールド堆積物中のPCBの発生源と微生物分解の追跡

Tracing the sources and microbial degradation of PCBs in field sediments by a multiple-line-of-evidence approach including compound-specific stable isotope analysis.

• Chenchen Huang
• Yanhong Zeng
• Xiaojun Luo
• Zihe Ren
• Qihong Lu
• Yankuan Tian
• Shutao Gao
• Shanquan Wang
• Stuart Harrad
• Bixian Mai

抄録

自然環境中の微小汚染物質を追跡するためには、包括的なモニタリングが不可欠です。ポリ塩化ビフェニル（PCB）の発生源と自然減衰をよりよく評価するために、電子廃棄物リサイクル工場近くの閉鎖池から3つの複合堆積物コアをサンプリングし、定量化、エナンチオマー分析、微生物群集のプロファイリング、および化合物特異的同位体分析（CSIA）を含むマルチプルラインオブエビデンスアプローチ（MLEA）を使用して、堆積物コア中のPCBの運命を調査しました。1/2 と 3 の間の最大 PCB 濃度と関連深度の差、およびδC 値の対応する有意な (p<0.01) 差は、1/2 と 3 での 2 つの異なる PCB 投入を強く示唆しています。コアに沿ったビフェニルあたり塩素(CPB)の変動とデハロコッコイデスの存在量/PCBの総モル濃度(Log Dhc/TPCB)の間の有意な(p<0.01)負の相関は、異なる程度のPCB分解が発生し、デハロコッコイデスがこれらの堆積物のPCB分解に参加している可能性が高いことを示唆していた。PCB コンジェナーの非ラセミ組成と顕著な安定炭素同位体分別（ΔδC>1‰）が観察され，堆積物コアで原位置分解が行われたことが確認された．また、コアの深さの増加に伴ってCの濃縮度が上昇していることから、残留するPCBコンジェナープールの微生物分解が強化されていることが示唆された。本研究の結果は、PCB の MLEA 分析が、環境中のこれらの化合物の発生源と運命をよりよく監視するための信頼性の高い情報を提供できることを示唆している。

Comprehensive monitoring is crucial for tracing micropollutants in the natural environment. To better evaluate the sources and natural attenuation of polychlorinated biphenyls (PCBs), three composite sediment cores were sampled from a closed pond near e-waste recycling plants, and a multiple-line-of-evidence approach (MLEA) including quantification, enantiomer analysis, microbial community profiling, and compound-specific isotope analysis (CSIA) was used to investigate the fate of PCBs in sediment cores. The difference in the maximum PCB concentrations and associated depths between sites 1/2 and 3 and the corresponding significant (p < 0.01) difference in δC values strongly indicated two different PCB inputs at sites 1/2 and 3. A significant (p < 0.01) negative correlation between the variation in chlorine per biphenyl (CPB) and Log the abundance of Dehalococcoides/total molar concentration of PCBs (Log Dhc/TPCB) along the cores suggested that different degrees of PCB degradation occurred and that Dehalococcoides likely participated in PCB degradation in these sediments. Nonracemic compositions and pronounced stable carbon isotope fractionation (ΔδC > 1‰) of PCB congeners were observed, confirming that in situ degradation occurred in the sediment cores. The progressive enrichment in C with increasing core depth suggested strengthened microbial degradation of the residual congener pools. The results of this study suggested that MLEA analysis of PCBs can provide reliable information to better monitor the sources and fate of these compounds in the environment.

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