水稻土有機(jī)質(zhì)礦化過(guò)程中多氯聯(lián)苯的厭氧生物脫氯研究.pdf

1、多氯聯(lián)苯(Polychlorinated biphenyls，PCBs)是典型的氯代有機(jī)污染物，具有明顯的三致效應(yīng)，已被列入《關(guān)于持久性有機(jī)污染物的斯德哥爾摩公約》首批控制名單。土壤是PCBs的主要“匯”，面積廣大的水稻田是PCBs重要的受納體之一。水稻土中PCBs等氯代有機(jī)污染物自然脫氯現(xiàn)象已有發(fā)現(xiàn)，厭氧環(huán)境下，水稻土有機(jī)質(zhì)礦化過(guò)程與PCBs厭氧脫氯過(guò)程中電子傳遞的耦合可能是水稻土PCBs厭氧生物脫氯的重要機(jī)制之一。但這方面的研究目前

2、尚不多見，關(guān)于兩個(gè)過(guò)程的耦合機(jī)制也需要進(jìn)一步探索研究。
　　本論文通過(guò)水稻土泥漿培養(yǎng)體系模擬典型高氯代PCBs混合物Aroclor1260及單體同系物PCB116和PCB153在有機(jī)質(zhì)礦化條件下的厭氧生物脫氯過(guò)程，考察脫氯反應(yīng)的特征，比較自然條件與強(qiáng)化有機(jī)質(zhì)條件下的PCBs脫氯反應(yīng)性能，并通過(guò)環(huán)境條件變化、脫氯反應(yīng)電子供體供給、有機(jī)質(zhì)變化等特征探索有機(jī)質(zhì)礦化過(guò)程中PCBs厭氧生物脫氯的可能機(jī)制;初步建立有機(jī)質(zhì)礦化環(huán)境中PCBs微生

3、物混合培養(yǎng)體的富集馴化方法，考察富集培養(yǎng)過(guò)程中有機(jī)質(zhì)礦化過(guò)程與PCBs脫氯過(guò)程的耦合，并對(duì)富集培養(yǎng)體中得的微生物群落結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行初步研究。主要的研究結(jié)論如下:
　　(1)厭氧環(huán)境下水稻土泥漿培養(yǎng)體系中，Aroclor1260在105 d的培養(yǎng)過(guò)程中發(fā)生了脫氯，主要的脫氯發(fā)生于六、七氯代PCBs同系物中。脫氯微生物對(duì)礦化產(chǎn)物的消耗，使培養(yǎng)體系pH值持續(xù)升高，并維持于適宜脫氯微生物生長(zhǎng)的范圍內(nèi)(7.0～7.5)。脫氯培養(yǎng)組中脫氯活動(dòng)對(duì)

4、H2的消耗使其中的H2含量始終低于礦化培養(yǎng)對(duì)照組。水稻土泥漿培養(yǎng)體系中溶解性有機(jī)碳(DOC)作為體系中可直接供微生物生長(zhǎng)利用的碳源物質(zhì)，含量充足。脫氯培養(yǎng)組中脫氯活動(dòng)對(duì)礦化產(chǎn)物的消耗加快了其中復(fù)雜有機(jī)物的分解，F(xiàn)T-IR圖譜中的主要特征峰相比礦化培養(yǎng)對(duì)照組呈現(xiàn)更大的減弱。
　　(2)厭氧環(huán)境下水稻土泥漿培養(yǎng)體系中，PCB116和PCB153在124d的培養(yǎng)過(guò)程中發(fā)生了脫氯。添加有機(jī)肥的強(qiáng)化脫氯組中PCB116和PCB153的消減率

5、顯著高于未添加外源有機(jī)肥的自然脫氯組，強(qiáng)化有機(jī)質(zhì)條件對(duì)兩種典型高氯代PCBs同系物均有顯著的促進(jìn)作用。外源有機(jī)質(zhì)的輸入使培養(yǎng)體系迅速達(dá)到適宜脫氯微生物生長(zhǎng)的環(huán)境條件(pH、Eh)以及低氫分壓環(huán)境，并為脫氯反應(yīng)提供持續(xù)的H2作為電子供體使PCBs的厭氧脫氯反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行，加速PCBs厭氧脫氯反應(yīng)的進(jìn)行。添加有機(jī)肥的強(qiáng)化脫氯組中的DOC含量顯著高于自然脫氯組，為微生物的生長(zhǎng)提供更為充足的碳源物質(zhì)。同時(shí)，強(qiáng)化脫氯組中脫氯活動(dòng)對(duì)礦化產(chǎn)物的進(jìn)一步消

6、耗，拉動(dòng)了有機(jī)質(zhì)礦化的正向進(jìn)行，使其FT-IR圖譜中相關(guān)特征峰出現(xiàn)了與自然脫氯組相比更大幅度的減弱。
　　(3)初步建立了產(chǎn)甲烷條件下PCBs脫氯微生物混合培養(yǎng)體的富集馴化方法，以典型PCBs污染水稻土和沉積物為富集培養(yǎng)體分離源，通過(guò)2，6-BB和Aroclor1260在產(chǎn)甲烷條件下誘導(dǎo)PCBs脫氯微生物的生長(zhǎng)，以60 d為平均周期進(jìn)行傳代馴化。PCBs脫氯富集培養(yǎng)體中馴化得到與PCBs消減相關(guān)的菌群并在傳代過(guò)程中穩(wěn)定增殖。以乙酸

7、為有機(jī)底物的富集培養(yǎng)體的PCBs消減率顯著高于以甲醇為有機(jī)底物的富集培養(yǎng)體。以乙酸為有機(jī)底物時(shí)，PCBs對(duì)產(chǎn)甲烷活性的前期低劑量促進(jìn)和后期抑制作用更明顯。PCBs脫氯富集培養(yǎng)體中的厚壁菌門(Firmicutes)和綠彎菌門(Chloroflexi)中可能存在較多與PCBs在富集培養(yǎng)體中的轉(zhuǎn)化與消減密切相關(guān)的微生物。富集培養(yǎng)體中鑒定到的微生物所在屬(genus)分布廣泛，并鑒定到與氯代芳香族有機(jī)污染物的脫氯直接相關(guān)的種屬Dehalobac