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Biotransformation of Tris(2-chloroethyl) Phosphate (TCEP) in Sediment Microcosms and the Adaptation of Microbial Communities to TCEP.
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2020-04-08 , DOI: 10.1021/acs.est.9b07042 Xiangyu Zhou 1, 2 , Yi Liang 1 , Guofa Ren 3 , Kewen Zheng 3 , Yang Wu 1 , Xiangying Zeng 1 , Yin Zhong 1 , Zhiqiang Yu 1 , Ping'an Peng 1
Environmental Science & Technology ( IF 10.8 ) Pub Date : 2020-04-08 , DOI: 10.1021/acs.est.9b07042 Xiangyu Zhou 1, 2 , Yi Liang 1 , Guofa Ren 3 , Kewen Zheng 3 , Yang Wu 1 , Xiangying Zeng 1 , Yin Zhong 1 , Zhiqiang Yu 1 , Ping'an Peng 1
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Tris(2-chloroethyl) phosphate (TCEP), a typical chlorinated organophosphate ester (OPE), is an emerging contaminant of global concern because of its frequent occurrence, potential toxic effects, and persistence in the environment. In this study, we investigated the microbial TCEP biotransformation and the development of microbial communities in sediment microcosms with repeated TCEP amendments. The TCEP degradation fitted pseudo-zero-order kinetics, with reaction rates of 0.068 mg/(L h) after the first spike of 5 mg/L and 1.85 mg/(L h) after the second spike of 50 mg/L. TCEP was mainly degraded via phosphoester bond hydrolysis, evidenced by the production of bis(2-chloroethyl) phosphate (BCEP) and mono-chloroethyl phosphate (MCEP). Bis(2-chloroethyl) 2-hydroxyethyl phosphate (TCEP-OH), phosphoric bis(2-chloroethyl) (2-oxoethyl) ester (TCEP-CHO), phosphoric acid bis(2-chloroethyl)(carboxymethyl) ester (TCEP-COOH), and 2-chloroethyl 2-hydroxyethyl hydrogen phosphate (BCEP-OH) were also identified as microbial TCEP transformation products, indicating that TCEP degradation may follow hydrolytic dechlorination and oxidation pathways. Microbial community compositions in TCEP-amended microcosms shifted away from control microcosms after the second TCEP spike. Burkholderiales and Rhizobiales were two prevalent bacterial guilds enriched in TCEP-amended microcosms and were linked to the higher abundances of alkaline and acid phosphatase genes and genes involved in the metabolism of 2-chloroethanol, a side product of TCEP hydrolysis, indicating their importance in degrading TCEP and its metabolites.
中文翻译：
沉积物缩影中的磷酸三（2-氯乙基）酯的生物转化和TCEP的微生物群落适应。
磷酸三（2-氯乙基）磷酸酯（TCEP）是一种典型的氯化有机磷酸酯（OPE），由于其频繁发生，潜在的毒性作用和在环境中的持久性而成为全球关注的新兴污染物。在这项研究中，我们调查了微生物TCEP的生物转化和沉积物微观世界中微生物群落的发展，并反复进行了TCEP修正。TCEP降解符合拟零级动力学，第一个加标5 mg / L后的反应速率为0.068 mg /（L h），第二个加标50 mg / L后的反应速率为1.85 mg /（L h）。TCEP主要通过磷酸酯键水解而降解，这可以通过产生磷酸双（2-氯乙基）酯（BCEP）和磷酸单氯乙基酯（MCEP）来证明。双（2-氯乙基）2-羟基乙基磷酸酯（TCEP-OH），磷酸双（2-氯乙基）（2-氧代乙基）酯（TCEP-CHO），磷酸双（2-氯乙基）（羧甲基）酯（TCEP-COOH）和2-氯乙基2-羟乙基磷酸氢盐（BCEP-OH）也被鉴定为微生物TCEP转化产物，表明TCEP降解可能是由于水解脱氯和氧化途径。在第二次TCEP峰值之后，TCEP修正的微观世界中的微生物群落组成从对照微观世界移开。Burkholderiales和Rhizobiales是富含TCEP修改过的微观世界的两个普遍的细菌行会，与碱性和酸性磷酸酶基因以及参与TCEP水解的副产物2-氯乙醇代谢的基因的较高丰度相关，表明它们在降解中的重要性TCEP及其代谢物。磷酸二氯乙酯和2-氯乙基2-羟乙基磷酸氢盐（BCEP-OH）也被鉴定为微生物TCEP转化产物，表明TCEP降解可能遵循水解脱氯和氧化途径。在第二次TCEP峰值之后，TCEP修正的微观世界中的微生物群落组成从对照微观世界移开。Burkholderiales和Rhizobiales是富含TCEP修改过的微观世界的两个普遍的细菌行会，与碱性和酸性磷酸酶基因以及参与TCEP水解的副产物2-氯乙醇代谢的基因的较高丰度相关，表明它们在降解中的重要性TCEP及其代谢物。磷酸二氯乙酯和2-氯乙基2-羟乙基磷酸氢盐（BCEP-OH）也被鉴定为微生物TCEP转化产物，表明TCEP降解可能遵循水解脱氯和氧化途径。在第二次TCEP峰值之后，TCEP修正的微观世界中的微生物群落组成从对照微观世界移开。Burkholderiales和Rhizobiales是富含TCEP修改过的微观世界的两个普遍的细菌行会，与碱性和酸性磷酸酶基因以及参与TCEP水解的副产物2-氯乙醇代谢的基因的较高丰度相关，表明它们在降解中的重要性TCEP及其代谢物。表明TCEP降解可能遵循水解脱氯和氧化途径。在第二次TCEP峰值之后，TCEP修正的微观世界中的微生物群落组成从对照微观世界移开。Burkholderiales和Rhizobiales是富含TCEP修改过的微观世界的两个普遍的细菌行会，与碱性和酸性磷酸酶基因以及参与TCEP水解的副产物2-氯乙醇代谢的基因的较高丰度相关，表明它们在降解中的重要性TCEP及其代谢物。表明TCEP降解可能遵循水解脱氯和氧化途径。在第二次TCEP峰值之后，TCEP修正的微观世界中的微生物群落组成从对照微观世界移开。Burkholderiales和Rhizobiales是富含TCEP修正的微观世界的两个流行细菌协会，它们与较高的碱性和酸性磷酸酶基因以及参与TCEP水解的副产物2-氯乙醇代谢的基因有关，这表明它们在降解中的重要性TCEP及其代谢物。
更新日期：2020-04-08
中文翻译：
沉积物缩影中的磷酸三（2-氯乙基）酯的生物转化和TCEP的微生物群落适应。
磷酸三（2-氯乙基）磷酸酯（TCEP）是一种典型的氯化有机磷酸酯（OPE），由于其频繁发生，潜在的毒性作用和在环境中的持久性而成为全球关注的新兴污染物。在这项研究中，我们调查了微生物TCEP的生物转化和沉积物微观世界中微生物群落的发展，并反复进行了TCEP修正。TCEP降解符合拟零级动力学，第一个加标5 mg / L后的反应速率为0.068 mg /（L h），第二个加标50 mg / L后的反应速率为1.85 mg /（L h）。TCEP主要通过磷酸酯键水解而降解，这可以通过产生磷酸双（2-氯乙基）酯（BCEP）和磷酸单氯乙基酯（MCEP）来证明。双（2-氯乙基）2-羟基乙基磷酸酯（TCEP-OH），磷酸双（2-氯乙基）（2-氧代乙基）酯（TCEP-CHO），磷酸双（2-氯乙基）（羧甲基）酯（TCEP-COOH）和2-氯乙基2-羟乙基磷酸氢盐（BCEP-OH）也被鉴定为微生物TCEP转化产物，表明TCEP降解可能是由于水解脱氯和氧化途径。在第二次TCEP峰值之后，TCEP修正的微观世界中的微生物群落组成从对照微观世界移开。Burkholderiales和Rhizobiales是富含TCEP修改过的微观世界的两个普遍的细菌行会，与碱性和酸性磷酸酶基因以及参与TCEP水解的副产物2-氯乙醇代谢的基因的较高丰度相关，表明它们在降解中的重要性TCEP及其代谢物。磷酸二氯乙酯和2-氯乙基2-羟乙基磷酸氢盐（BCEP-OH）也被鉴定为微生物TCEP转化产物，表明TCEP降解可能遵循水解脱氯和氧化途径。在第二次TCEP峰值之后，TCEP修正的微观世界中的微生物群落组成从对照微观世界移开。Burkholderiales和Rhizobiales是富含TCEP修改过的微观世界的两个普遍的细菌行会，与碱性和酸性磷酸酶基因以及参与TCEP水解的副产物2-氯乙醇代谢的基因的较高丰度相关，表明它们在降解中的重要性TCEP及其代谢物。磷酸二氯乙酯和2-氯乙基2-羟乙基磷酸氢盐（BCEP-OH）也被鉴定为微生物TCEP转化产物，表明TCEP降解可能遵循水解脱氯和氧化途径。在第二次TCEP峰值之后，TCEP修正的微观世界中的微生物群落组成从对照微观世界移开。Burkholderiales和Rhizobiales是富含TCEP修改过的微观世界的两个普遍的细菌行会，与碱性和酸性磷酸酶基因以及参与TCEP水解的副产物2-氯乙醇代谢的基因的较高丰度相关，表明它们在降解中的重要性TCEP及其代谢物。表明TCEP降解可能遵循水解脱氯和氧化途径。在第二次TCEP峰值之后，TCEP修正的微观世界中的微生物群落组成从对照微观世界移开。Burkholderiales和Rhizobiales是富含TCEP修改过的微观世界的两个普遍的细菌行会，与碱性和酸性磷酸酶基因以及参与TCEP水解的副产物2-氯乙醇代谢的基因的较高丰度相关，表明它们在降解中的重要性TCEP及其代谢物。表明TCEP降解可能遵循水解脱氯和氧化途径。在第二次TCEP峰值之后，TCEP修正的微观世界中的微生物群落组成从对照微观世界移开。Burkholderiales和Rhizobiales是富含TCEP修正的微观世界的两个流行细菌协会，它们与较高的碱性和酸性磷酸酶基因以及参与TCEP水解的副产物2-氯乙醇代谢的基因有关，这表明它们在降解中的重要性TCEP及其代谢物。
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