外源电子受体对五氯酚还原脱氯的影响研究

发布时间：2019-09-24 18:31

【摘要】：五氯酚(PCP)在我国被广泛的用作为除草剂、杀虫剂、杀真菌剂以及木材反腐剂。它具有相对持久性、高毒害性,在自然环境下半衰期较长,所以对环境仍产生深远地影响。在长期的淹水条件下,PCP的微生物厌氧脱氯过程是PCP降解最主要的方式。三价铁、硫酸盐和硝酸盐作为自然土壤中重要的竞争性电子受体,其还原过程可与PCP脱氯还原同时发生,这使得厌氧PCP降解过程更加复杂。本论文以PCP作为目标氯代有机污染物,基于泥浆培养和富集硫酸盐还原菌群体系,研究了外源电子受体(硫酸盐和硝酸盐)对PCP还原脱氯的影响以及微生物调控作用机制。主要研究结果如下:(1)水稻土中PCP在40天完成完全脱氯,相比于不添加硫酸盐和硝酸盐的对照处理,外源添加的硫酸盐和硝酸盐都抑制PCP的还原脱氯,且随着硫酸盐和硝酸盐添加浓度的提高,PCP的还原率依次降低。但因外源补充了电子供体,足够完成培养体系中所有还原过程的电子消耗量,因此,与对照相比,硫酸盐和硝酸盐添加浓度的增加只会抑制培养前期的脱氯速率,至培养末期时还原脱氯无差异。试验中PCP脱氯途径从邻位脱氯开始,再通过邻位、对位和间位脱氯最后形成3-MCP作为最终产物。通过高通量测序水稻土中检测到的主要的属有:Desulfobacca、Syntrophomonas、Pelotomaculum、Geobacter、Pesudomonas、Desulfitobacterium、Desulfovibrio、Clostridium、Sedimentibacter 和 Caloramator。其中,Desulfitobacterium属最可能是本试验中的脱氯菌。细菌群落结构除了具有相似的主要菌属,在硝酸盐和硫酸盐处理中分别具有一些特有的菌属,如硝酸盐处理中的Caldicoprobacter和硫酸盐处理中的Desulfovibrio。(2)硫酸盐土壤中PCP在培养到60天时才发生还原脱氯,至培养90天时,所有处理中20mM Na2MoO4处理的PCP脱氯转化率最大,为22.5%,20mM NaN03处理的转化率最小,为7.5%。PCP在不同硝酸钠处理中的残留量排序为20mM10mM1mM5mM。并且,PCP通过邻位脱氯产生唯一的产物2,3,4,5-TeCP。跟不添加硫酸盐和硝酸盐的对照处理相比,硝酸盐的添加对PCP降解的影响表现出:低浓度的硝酸盐处理(1 mM和5 mM硝酸盐)促进了 PCP的还原脱氯;而高浓度的硝酸盐处理(10 mM和20 mM硝酸盐)则抑制了 PCP的还原脱氯。硫酸盐土壤微生物主要以Clostridia、Alphaproteobacteria、Gammaproteobacteria和 Deltaproteobacteria 纲组成;硫酸盐土壤由于其高盐度等特性,所以Dethiobacter和Alkaliphilus两个嗜碱性的属的相对丰富度较高。此外,硫酸盐土中还检测到可能具有还原脱氯功能的脱氯菌 Anaeromyxobacter、Geobacter、Dehalobacter 属。(3)通过富集培养并驯化的方式得到硫酸盐还原菌群,发现SRB菌群能够耐受PCP,但不能够降解转化PCP。随着PCP浓度的增加,SRB菌群的硫酸盐还原率下降,可见高浓度的PCP的存在对SRB菌群具有毒害作用,抑制了硫酸盐还原。本论文通过研究两种性质完全不同的土壤(水稻土和硫酸盐土)中PCP的还原脱氯情况,发现:通过补充充足的电子供体,则会降低因SO42-和NO3-还原对电子竞争而导致的PCP还原脱氯的抑制效应;此外,通过抑制硫酸盐还原以及施加适量的硝酸盐,则会调控富含硫酸盐、且缺氮的厌氧土壤中PCP的还原脱氯,从而实现PCP高效降解。本论文研究结果为不同土壤类型的PCP污染修复提供了一定的理论依据。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X592

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