几种生物脱氮新工艺的比较

目前已经发现了2种微生物脱氯新途径：一是根据好氧氨氧化菌具有反硝化能力，从而在一定条件下反硝化脱氯：二是在功能微生物的作用下，亚硝酸盐与氨离子一起厌氧氨氧化，并且发现了厌氧氨氧化菌与好氧氨氧化菌或甲烷菌能协同耦合在一种有利的微生态环境中。基于以上新途径提出了几种生物脱氟新工艺，包括了：SHARON、ANAMMOX、SHARON—ANAMMOX、CANON、OLAND、NOX工艺、需氧反氨化工艺（Aerobic deammonification）、甲烷化与厌氧氨氧化耦舍工艺。     

羟基氧化铁对太湖底泥中多氯联苯微生物厌氧脱氯的影响

多氯联苯（PCBs）的微生物厌氧脱氯过程与底泥的理化性质密切相关.三价铁是底泥中常见的竞争性电子受体,在太湖底泥微环境中添加羟基氧化铁（FeOOH）,探究其对PCBs厌氧脱氯的影响.结果表明:①两种微环境（未添加FeOOH的对照组和添加了FeOOH的试验组）中的脱氯启动均存在滞后期,对照组的脱氯滞后期为21~42 d,而添加了40 mmol/kg（以泥浆计）FeOOH的试验组中,脱氯于42~63 d启动.脱氯启动后,对照组和FeOOH试验组的脱氯速率分别为0.035和0.014 mg/（kg·d）.第210天时,对照组内54.09%的PCBs母体被降解,而FeOOH试验组中仅去除了20.81%.因此,FeOOH对PCBs的还原脱氯具有显著的抑制作用,不仅延长了脱氯滞后期,还降低了脱氯程度和脱氯速率.②FeOOH显著抑制了间位（meta-）和对位（para-）氯的脱除（P < 0.05）.第210天时,对照组和FeOOH试验组中间位（meta-）氯原子的降解率分别为27.2%和8.9%,对位（para-）氯原子的降解率分别为17.9%和4.9%.但无论在三价铁〔Fe（Ⅲ）〕还原条件下还是无FeOOH添加的对照条件下,脱氯偏好均显示为间位（meta-）>对位（para-）>邻位（ortho-）.邻位脱氯路径仅存在于对照组中,说明FeOOH还原完全抑制了邻位脱氯进程.③脱氯过程中,对照组和FeOOH试验组的生物多样性（Shannon-Wiener指数和Simpson指数）从0天到210天逐渐降低,且Fe（Ⅲ）还原条件下的生物多样性低于对照组.随着脱氯反应的进行,厚壁菌门（Firmicutes）在两个体系中占比最高,而变形菌门（Proteobacteria）的优势地位下降,绿弯菌门（Chloroflexi）的占比有一定程度的提高.对照组和FeOOH试验组中脱氯菌Dehalococcoides均出现富集,Dehalococcoides可能对太湖底泥微环境中PCBs的厌氧脱氯具有重要作用.研究显示,FeOOH对太湖底泥中PCBs的厌氧脱氯具有抑制作用,并使微环境中的微生物群落发生了一定变化.      

不同氧化还原条件下氯乙烯的微生物脱氯

氯乙烯是土壤和地下水中存在的污染物,其去除的有效途径之一为微生物降解.本研究在温度20℃、氯乙烯初始浓度100μmol/L条件下,对不同氧化还原条件下四氯乙烯、cis-二氯乙烯及一氯乙烯的微生物降解进行了实验.结果表明,在铁还原和碳酸氢盐存在条件下,四氯乙烯以0.26/d和0.31/d的速率分别脱氯为三氯乙烯和cis-二氯乙烯.在脂肪酸存在条件下,四氯乙烯、cis-二氯乙烯和一氯乙烯均完全脱氯为乙烯,但后两者脱氯速率(0.04/d)明显低于前者(0.57/d).在反硝化、锰还原及硫还原条件下,不同取代氯乙烯降解均不明显.当环境温度降至12℃,脱氯菌活性降低,但氯乙烯完全脱氯还原过程仍可发生.     

好氧与厌氧交替加速2,4,6-三氯酚的生物降解

2,4,6-trichlorophenol（TCP）是一种较难生物降解的有机化合物,而TCP还原脱氯是其生物降解的关键,该过程通常在厌氧条件下进行。TCP对位的氯离子比邻位难脱除,所形成的中间产物4-氯酚（4-CP）在厌氧条件下很难得到进一步降解。然而,此时将反应体系切换成好氧条件时4-CP则可得到有效降解。基于好氧和厌氧交替可共存的特点,采用垂直折流板式生物反应器降解TCP。相比单纯厌氧降解,厌氧和好氧交替模式可明显加速TCP的生物降解。对于初始浓度为50 μmol/L的TCP,完全去除的时间可从34 h缩短至12 h。该运行模式可缓解中间产物对TCP降解的抑制,4-CP的代谢产物苯酚在好氧条件下可得到迅速降解,缓解了其抑制作用,加速TCP在厌氧条件下的生物降解。     

水稻土中五氯酚的降解转化动态及其对微生物群落的影响

采用室内培养实验,研究厌氧条件下水稻土中五氯酚(Pentachlorophenol,PCP)的还原转化与微生物群落组成变化。结果表明,室内培养实验条件下,PCP在水稻土样品中降解比较迅速,在反应17 d时,实验添加的PCP能够完全被还原转化。高通量测序结果显示PCP的添加明显改变了水稻土壤的微生物群落结构,其微生物多样性显著下降,在PCP降解完之后逐渐恢复。原始土壤以及添加PCP的土壤样品中其优势微生物主要分布在变形菌门(Proteobacteria)。PCP添加刺激了水稻土中伯克氏菌科(Burkholderiaceae)、丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)、地杆菌科(Geobacteraceae)、红环菌科(Rhodocyclaceae)和假单胞菌科(Pseudomonadaceae)等脱氯相关的微生物菌群繁殖,成为PCP降解过程中的优势菌群,有利于PCP还原降解。本研究结果可为水稻土中有机氯农药污染物的微生物降解脱毒提供理论依据。     

短链脂肪酸对太湖底泥多氯联苯微生物厌氧脱氯的影响

选取二氯联苯PCB5和PCB12、四氯联苯PCB64和PCB71、类二噁英五氯联苯PCB105和PCB114、六氯联苯PCB149和PCB153、七氯联苯PCB170,考察了添加7.5mmol/L乙酸和7.5mmol/L混合酸（乙酸：丙酸：丁酸=1：1：1）条件下,9种典型商业多氯联苯单体在太湖底泥厌氧微环境中24周内的脱氯降解情况.结果表明：乙酸和混合酸的添加均在一定程度上强化了多氯联苯的降解,多氯联苯总浓度降低速率由（0.276±0.023） mg/（kg·week）分别加快至（0.383±0.033）和（0.410±0.036） mg/（kg·week）;提高了部分脱氯路径的相对反应速率,特别是单侧氯取代的对位脱氯,但未改变脱氯微生物对多氯联苯降解底物的选择性及主要脱氯路径;进一步降低了体系类二噁英多氯联苯总毒性当量（TEQ）,24周降幅均在95%以上;乙酸和混合酸所起到的促进效果并无显著性差异.     

含氯漂白废水在厌氧过程中脱氯机理的研究

厌氧法能有效地去除废水中的氯代有机物，通过GC－MS测试漂白废水厌氧处理过程中污染物组分的变化证实了厌氧过程中还原脱氯机制，而废水厌氧过程中产生的硫化物和pH值对厌氧过程中氯代有机物脱氯的影响，则证实厌氧过程中还存在亲核取代和碱性水解非生物脱氯机制。     

铁氧化物与电子供体基质交互作用对红壤性水稻土中DDT还原脱氯影响

铁氧化物与电子供体基质交互作用对电子转移及具有脱氯功能的铁还原菌生长有重要影响,进而可能影响土壤中多氯代有机物的还原脱氯降解.本研究采用土壤厌氧培养实验,分析铁氧化物(针铁矿)和电子供体基质(正丁酸和乙醇)及其交互作用对红壤性水稻土中DDT脱氯的影响及其机制.结果表明,由于DDT脱氯降解,DDT及其降解产物与土壤形成结合态残留,厌氧培养6周后,土壤中DDT可提取态残留量仅为初始量的1.29%~2.01%.DDT厌氧脱氯降解的主要产物为DDD.在培养前期,加入正丁酸和乙醇使反应体系的pH降低Eh增加,进而不利于DDT还原脱氯降解.添加针铁矿或者同时添加针铁矿和电子供体基质均使反应体系的pH增加Eh降低,并且增加土壤中二价铁的量,从而促进DDT还原脱氯降解.正丁酸和铁氧化物对DDT还原脱氯无显著交互作用,而乙醇和铁氧化物对DDT还原脱氯具有拮抗作用.本研究结果对于制定DDT污染土壤的高效原位修复技术方案具有重要意义.     

固定化好氧菌和厌氧颗粒污泥在不同供氧条件下降解氯酚的研究

将厌氧颗粒污泥和4种氯酚的高效降解菌种固定化后,通过批处理实验较系统地研究了其在有限供氧、完全厌氧及好氧条件下在初始浓度为28和87μmol·L-1五氯苯酚(PCP)的降解过程.结果表明,完全厌氧过程尽管能有效降解低初始浓度PCP,但在高初始浓度下由于厌氧微生物本身缺乏吸收、同化其代谢产物单氯酚(MCP)和二氯酚(DCP)的能力,而导致了有毒代谢产物的积累,阻碍了其完全降解;在有限供氧条件下,通过厌氧颗粒中的厌氧菌群与好氧或兼性菌的协同作用,借助于好氧或兼性菌消除五氯苯酚厌氧过程中产生的抑制性的低氯酚等中间产物,从而使其较完全降解;与完全厌氧过程相比,混合固定化颗粒污泥在有限供氧系统具有较低的残留TOC值.厌氧好氧微生物菌群通过固定化在微环境中有效的结合在有限供氧条件下能完全彻底降解高氯代芳香化合物.     

碳源及电子受体对厌氧微生物降解对氯硝基苯的影响

为考察氯代硝基苯的共代谢降解过程中,有机碳源类型和电子受体对氯代硝基苯厌氧降解过程的影响,以对氯硝基苯(p-CNB,para-chloronitrobenzene)为目标污染物,通过间歇试验考察了葡萄糖、乙醇、乙酸钠等有机碳源及SO2--4、NO3等竞争性电子受体对厌氧微生物降解对氯硝基苯的影响。结果显示,葡萄糖、乙醇和乙酸钠作为碳源时,菌种获得的还原能力大小依次为:乙醇葡萄糖乙酸钠。SO2-4对菌种降解对氯硝基苯过程不产生竞争性抑制。NO-3对对氯硝基苯降解过程的影响与碳源的量有关,当乙醇-COD为100 mg/L时,硝酸盐产生竞争性抑制,且抑制作用随着NO-3浓度升高而增强;当乙醇-COD为600 mg/L时,硝酸盐对菌种降解对氯硝基苯过程不产生竞争性抑制作用。     

Simultaneous anaerobic- aerobic biodegradation of halogenated phenolic compound under oxygen-limited conditions

The successful application of co-immobilized aerobic-anaerobic biomass under limited aeration in wastewater treatment systems would eliminate the problems associated with the intermediates mono-chlorophenol（MCP） and di-chlorophenol（DCP） accumulations. With low initial pentachlorophenol（PCP） concentration, all PCP could be completely removed under oxygen-limited strict anaerobic conditions, and the removal efficiencies with different initial headspace oxygen percentage（IHOP） were not obviously different from each other. While at high initial PCP concentration, under strictly anaerobic conditions PCP and their intermediates were clearly higher than that under other conditions, and produced obvious accumulation, the highest PCP reduction was achieved by the system receiving 30 IHOP, oxygen-limited system also exhibited lower residual TOC concentration and lower concentration of metabolic intermediates MCP and DCP. These results suggested that under strictly anaerobic condition the reductive dechlorination of low chlorinated compounds became rate limiting in the reductive dechlorination pathway, less chlorinated compounds be more amenable to aerobic degradation, and the aerobes of outer layers could function under limited oxygen. The co-immobilized aerobic-anaerobic biomass for methanogenesis under limited-aeration for chlorophenol degradation might be an attractive and efficient alternative for the sequential anaerobic/aerobic system to achieve mineralization of a broad range of recalcitrance highly chlorinated organics and low final TOC concentrations.     

针铁矿、磁铁矿和石膏对2,4-二氯苯酚厌氧降解的影响

2,4-二氯苯酚(2,4-dichlorophenol,2,4-DCP)常用于农药生产,在水体和土壤中广泛分布,具有难降解、高毒性的特点.通过模拟自然过程,在厌氧反应体系中投加铁氧化物和硫酸盐矿物,重点考察了不同矿物对2,4-DCP降解的影响.结果发现,厌氧体系中针铁矿、磁铁矿和石膏对2,4-DCP均没有明显的吸附作用;质量衡算结果表明所有反应体系中仅发生2,4-DCP向4-氯苯酚(4-chlorophenol,4-CP)的转化;与无外加碳源组相比,乙酸钠的加入使得2,4-DCP的还原脱氯反应速率增大一倍.分析表明针铁矿和磁铁矿加入可刺激脱氯功能菌的生长或活性,进而提高微生物的电子传递能力和2,4-DCP的降解速率;石膏加入强烈抑制脱氯功能菌的生长或活性,进而抑制2,4-DCP的降解.研究结果对认识难生化降解卤代酚在厌氧环境中的迁移转化及环境工程中此类物质的处理具有潜在意义.     

典型污染物包覆层中氯仿的沿程生物转化机制

为明晰氯仿（CF）在包覆层中的降解过程,构建了模拟覆盖层系统（SLCS）,并结合高通量测序技术首次系统分析了CF在SLCS中的沿程生物转化机制,结果表明,覆盖层可根据氧气含量分为有氧区（0~20cm）、缺氧区（20~40cm）和无氧区（>40cm）.高通量测序分析表明,有氧区的优势菌为甲烷氧化菌,其中I型菌Methylobacter（甲基杆菌属）及Ⅱ型菌Methylosinus（甲基弯菌属）居多,缺氧区甲烷氧化菌的相对丰度为13%左右,缺氧和无氧区中Anaeromyxobacter（厌氧粘细菌属）成为了优势CF厌氧降解菌.CF在有氧、缺氧和无氧条件下均有效降解.在缺氧和无氧区,CF经厌氧还原脱氯转化为二氯甲烷,部分二氯甲烷在Dehalobacter（脱卤素杆菌属）作用下产生乙酸盐、H₂和CO₂.在有氧区,其余二氯甲烷通过甲烷氧化菌共代谢降解.改变进气口通量发现,SLCS对甲烷的去除率与通量呈负相关关系（R²=0.80）,但甲烷氧化速率与通量呈正相关关系（R²=0.90）.与甲烷类似,SLCS对CF的去除率与进气口通量呈负相关关系（R²=0.86）,但降解速率与进气口通量呈正相关关系（R²=0.89）.此外,进气口通量的增加对CF好氧共代谢降解的促进作用大于厌氧还原脱氯降解.该研究对氯代烃类污染物的降解提供了新的基础,对该类污染物的原位生物修复提供了理论依据.     

厌氧和好氧条件下土壤中六氯乙烷降解的动态研究

通过在实验室模拟不同的环境条件,研究常用有机氯化合物——六氯乙烷(Hexachloroethane,HCE)在好氧和厌氧环境条件中的土壤生物降解动态及其影响因素。结果表明,HCE在水稻土中的降解遵循一级反应动力学方程。相对于好氧条件,厌氧条件下土壤微生物对HCE的降解影响较大。在厌氧条件下,在30⁶0 mg/kg的浓度范围内,HCE的降解随土壤中HCE起始浓度增加而加快,当浓度≥60 mg/kg时,随HCE起始浓度增加而减慢。而在好氧条件下,HCE的降解速率变化较小,表明相对于好氧条件,厌氧条件下土壤微生物可以利用HCE生长,在未达到其毒性耐受浓度时,HCE降解速率随着其浓度的增加而提高,但当浓度超过微生物的耐受极限浓度时,微生物活动将受到抑制,HCE的降解速率呈下降趋势。     

铁氧化物与丙酸对土壤中六氯苯厌氧降解影响

采用红壤性水稻土进行厌氧培养试验,设定灭菌对照、对照、丙酸、针铁矿、丙酸+针铁矿5个处理,分析铁氧化物、丙酸及其交互作用对土壤中六氯苯还原脱氯过程的影响及其反应机制.结果表明,培养40d后,5个处理的土壤中六氯苯可提取态残留量分别减少了26.9%、48.5%、63.4%、56.9%和72.9%;六氯苯还原脱氯主要生成五氯苯;添加丙酸在整个培养过程均显著促进六氯苯还原脱氯降解;添加针铁矿在培养前期促进六氯苯还原脱氯的效果明显;同时添加丙酸和针铁矿对促进六氯苯还原脱氯具有协同作用.     

含氯有机物非生物降解方法的最新研究进展

通过介绍目前国际上对含氯有机物的非生物降解方法的最新研究成果,包括零价金属还原、金属组合体系还原脱氯、含铁化合物还原降解、催化加氢还原以及机械化学方法等.分析了每种技术的具体应用和存在的问题以及这些处理方法的发展方向等.     

活性翠蓝生物降解性能的试验研究

通过试验比较了厌氧、好氧条件下活性污泥对活性翠蓝的生物降解机理、降解能力及受葡萄糖浓度影响的情况.结果表明厌氧菌不能单独降解活性翠蓝,只能通过共代谢作用降解活性翠蓝;而好氧菌既可以单独降解活性翠蓝(以活性翠蓝为唯一碳源时,20mg/L活性翠蓝的24h好氧降解率为37.4%),也可以通过共代谢作用降解活性翠蓝.葡萄糖浓度的升高对提高活性翠蓝的厌氧、好氧生物降解率均有利,当葡萄糖浓度为1200mg/L时,20mg/L活性翠蓝的24h厌氧、好氧降解率分别达到81.5%、73.6%.活性翠蓝浓度对厌氧菌、好氧菌的生物降解能力也有影响.当葡萄糖浓度分别为800mg/L、1200mg/L,活性翠蓝(浓度为20～100mg/L)的厌氧降解率比好氧降解率高4.9%～27.2%,说明厌氧菌对活性翠蓝的降解能力比好氧菌更强.     

A review： Advances in microbial remediation of trichloroethylene （TCE）

Research works in the recent past have revealed three major biodegradation processes leading to the degradation of trichloroethylene. Reductive dechlorination is an anaerobic process in which chlorinated ethenes are used as electron acceptors. On the other hand, cometabolism requires oxygen for enzymatic degradation of chlorinated ethenes, which however yields no benefit for the bacteria involved. The third process is direct oxidation under aerobic conditions whereby chlorinated ethenes are directly used as...