| 執行方法及步驟 |
- 菌群採樣與培養：厭氧還原脫鹵菌群於模場試驗現地採集，採樣深度依現場污染團分布情形與溶氧（或氧化還原電位）量測結果決定，厭氧菌之採樣位置以接近污染源頭位置較佳，通常此位置之主要最終電子接受程序（terminal electron accepting processes）已達甲烷化與厭氧鹵呼吸階段，應可較取得對TCE有較高分解能力之現地菌種，厭氧菌部分加入1.0 mg/L之TCE進行馴養。
- 田口生物降解實驗：馴養並進行4個控制因子之田口試驗共10組（空白１組＋田口實驗設計L9(34)直交表9組），採用50-95°C取3種不同溫度，並且採45分鐘暴露時間為控制因子A；熱篩基質pH值為控制因子B；熱篩基質鹽度為控制因子C；含水率情況為控制因子D。田口實驗可協助找出最佳之篩選條件，但仍需進行至少1次重複驗證實驗以確認最佳條件之效果。此部分將產出至少前中後共90組樣品進行16S rRNA 基因定序。
- 宏觀基因體分析：包括DNA萃取、實時聚合酶鏈鎖反應( Real-time Polymerase Chain Reaction, 簡稱RT-PCR或qPCR )及16S rRNA 基因定序分析。
- 重複添加實驗：選取最佳2組進行重複添加實驗，每次添加濃度以10.0 mg/L 為目標， 進行只少三次之實驗，以測定所篩選具群可以降解TCE之率極限。
- 成果發表：將產出專利1件、2篇SCI期刊論文及至少2篇研討會論文。
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| 執行績效 |
- 本計畫具體成果如下：
- 完成三氯乙烯（trichloroethylene, TCE）污染場址中2座監測井TCE分解菌群採樣、田口試驗之10組樣品三重覆前中後樣品之第三代16S rRNA 基因之全長定序，已完成180組16S rRNA 基因data sets，其中第二組實驗發現經過為微生物群系再造之菌群。
- 篩選之最佳條件定義為 50ºC、pH 9、100% 海水鹽度和 21% 體積含水量 (θW)，且篩選之條件具有重複性，表示此篩選方法具有高度之工程可行性。
- 最佳一組僅含1.23%之脫鹵球菌Dehalococcoides mccartyi 192的菌群可在3.0天內將11.81 mg/L的TCE完全分解為乙烯，此速率大約為目前國際文獻報導速率之2.5-100倍，為目前全世界最快之速率，有機會為我土壤及地下水生物整治相關產業開闢新契機。
- 發現脫鹵球菌Dehalococcoides mccartyi 192與Desulfuromonas michiganensis 及 Cloacibacillus porcorum間的交互作用，為目前文獻從未提及的。
- 冗餘分析證實，四種環境因素可以有效重塑微生物菌群，而溫度和鹽度是主要且幾乎相互獨立的因素，其中尤以溫度為造成樣品菌群差異最大之因素。
- 基於16S16S rRNA 基因體預測分析顯示以不同環境因子進行微生物菌群篩選的確可增強或降低菌群之特定功能且可在污染水質環境下維持至少20週。
- 相關計畫申請：目前已獲468萬元政府補助及產學合作計畫並持續研發相關技術，說明如下。
- 科技部專題計畫: MOST 109-2221-E-005 -005以微生物群系再造技術進行本土高效率之類戴奧辛污染物降解菌群研究，139萬元（110.08.01-111.07.31）。
- 環保署土基會計畫：二仁溪污染底泥整治模場試驗計畫（多溴二苯醚與多環芳香烴污染整治技術研發），261萬元（110..02.24-111.02.28）。
- 產學合作計畫: 水創科技（股）公司「氯化乙烯類污染整治助劑配製、灌注、分解菌純化與鑑種實驗服務計畫」，68萬元（110.08.01-111.01.31）。
- 已確定將參與環保署土基會土壤地下水微生物基因資料庫平台型計畫。
- 已於110年12月針對TCE快速降解菌群純化及特殊功能性基因研究申請科技部2年期計畫。
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| 結論與建議 |
- 本計畫揭櫫環境地下水TCE污染之生物整治其實可以藉由篩選現地微生物菌群達成，無需注入外來菌，為國際間從未提出之降低生物安全疑慮與基因水平傳遞之最佳解決方案。
- 已經因為執行成果甚佳，目前已經有一家國內大型石化集團因其本身之TCE地下水污染整治問題，與本人洽商進行類似之實驗，希望在其污染場址篩選出可以有效降解其TCE污染物之菌群。
- 因為執行成果甚佳，另有一家國內環境工程顧問公司確定與本實驗室合作共同進行其整治場址之模場試驗，也將應用此MBRE之技術進行現場實地試驗。
- 將於111年3月本人實驗室主辦之台越雙方國際研討會進行發表，邀請越南方一同進行此技術之持續開發與應用，跨國合作部分將請國內工程顧問公司共同進行。
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| 附件 |
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