天然湿地土壌におけるBDE-153の微生物分解度とバイオアベイラビリティの評価：化合物特異的安定同位体分析による意味

微生物の分解は、天然土壌におけるポリブロミネートジフェニルエーテル（PBDE）の減衰の重要な経路です。この研究では、天然の湿地土壌における一般的および毒性PBDE同族体の1つであるBDE-153の微生物分解を特徴付けるために、化合物特異的安定同位体分析（CSIA）を適用しました。45日間のインキュベーション中、BDE-153の残留率は、それぞれ1.0および5.0μg/gでスパイクされた非ステリライズされた土壌で67.9％と73.6％に減少しました。および97.2％）。この結果は、微生物の分解が湿地土壌でのBDE-153の除去を加速できることを示しています。一方、有意な炭素同位体分別は、非ステリライズされた土壌で観察され、Δ13CのBDE-153は、それぞれ1.0μg/gで-29.4‰から-26.7‰、それぞれ5.0μg/gで-27.2‰にシフトしますが、滅菌された土壌で。この現象は、微生物分解がBDE-153の安定した炭素同位体分画を誘導する可能性があることを示しています。BDE-153微生物分解の炭素同位体濃縮因子（εC）は、最初に-7.58‰として決定され、湿地土壌におけるBDE-153の微生物分解と生体利用能を評価するために使用できます。Δ13CとεCに基づいて、新しい方法は、それぞれ劣化プロセス中にBDE-153の分解度とバイオアベイラビリティを動的かつ定量的に推定するために開発され、物理プロセスの干渉を排除できます。この研究は、CSIAが野外研究におけるPBDEのin situ微生物分解を調査する有望な方法であることを明らかにしました。

Microbial degradation is an important pathway for the attenuation of polybrominated diphenyl ethers (PBDEs) in natural soils. In this study, the compound-specific stable isotope analysis (CSIA) was applied to characterize microbial degradation of BDE-153, one of the prevailing and toxic PBDE congeners, in natural wetland soils. During the 45-day incubation, the residual percentages of BDE-153 decreased to 67.9% and 73.6% in non-sterilized soils spiked with 1.0 and 5.0 μg/g, respectively, which were both much lower than those in sterilized soils (96.0% and 97.2%). This result indicated that microbial degradation could accelerate BDE-153 elimination in wetland soils. Meanwhile, the significant carbon isotope fractionation was observed in non-sterilized soils, with δ13C of BDE-153 shifting from -29.4‰ to -26.7‰ for 1.0 μg/g and to -27.2‰ for 5.0 μg/g, respectively, whilst not in sterilized soils. This phenomenon indicated microbial degradation could induce stable carbon isotope fractionation of BDE-153. The carbon isotope enrichment factor (εc) for BDE-153 microbial degradation was first determined as -7.58‰, which could be used to assess the microbial degradation and bioavailability of BDE-153 in wetland soils. Based on δ13C and εc, the new methods were developed to dynamically and quantitatively estimate degradation degree and bioavailability of BDE-153 during degradation process, respectively, which could exclude interference of physical processes. This work revealed that CSIA was a promising method to investigate in situ microbial degradation of PBDEs in field studies.