多氯联苯微生物厌氧脱氯研究进展

多氯联苯是一种典型的持久性有机污染物,其在环境中的转化归趋备受关注.在厌氧条件下,多氯联苯可以通过微生物脱氯进行降解,该降解方式虽然广泛存在于自然界中,但是受生物地球化学因素的影响较大,调控较为复杂.本文对多氯联苯的厌氧微生物脱氯降解进行综述,讨论了脱氯路径和自然界中8种主要脱氯历程;脱氯微生物及相关的微生物还原脱卤酶;影响脱氯速率、程度和历程的主要物理和地球化学因素(温度、pH和氧化还原水平、碳源、电子受体、电子供体及抑制物).最后分析了多氯联苯厌氧脱氯研究中存在的问题并对其前景进行展望.     

水溶液中氯代烷烃的催化还原脱氯研究

研究了氯代甲烷系列和氯代乙烷系列的各种氯代烷烃在铁、铜二相金属体系中的还原脱氯反应,分析了氯代有机物结构性质对还原脱氯反应的影响和规律性,探讨了氯代烷烃在金属还原作用下的还原脱氯机理．     

2种水稻土胶体界面五氯酚的还原脱氯转化

研究了紫泥田和浅脚紫泥田2种水稻土胶体界面五氯酚(PCP)的还原转化效果,以及添加Fe2+或草酸对五氯酚还原转化效果的影响.采用表观一级反应动力学描述土壤胶体界面五氯酚的转化过程.结果表明,紫泥田和浅脚紫泥田土壤胶体界面五氯酚的还原转化动力学常数分别为0.0375d-1和0.0430d-1,半衰期分别为18.5d和16.1d;厌氧条件下水稻土胶体中铁氧化物还原溶解产生的吸附态Fe2+对五氯酚具有一定的还原转化能力.添加1.0mmol·L-1Fe2+或1.0mmol·L-1草酸均能显著促进土壤胶体界面五氯酚的还原转化和氯离子的产生,紫泥田土壤胶体界面五氯酚的还原转化半衰期分别减少到9.6d和6.0d,浅脚紫泥田土壤胶体界面五氯酚的转化半衰期分别减少到7.9d和3.0d.草酸促进作用更加显著的原因是铁-草酸配合物的生成.土壤胶体界面五氯酚的还原转化、脱氯效率与土壤胶体的比表面积、吸附态亚铁离子浓度有一定的正相关关系.促进土壤中吸附态亚铁离子和草酸等低分子量有机酸的产生能显著促进有机氯的还原转化.     

五氯酚生物降解机理与外生菌根真菌对五氯酚可降解性

五氯酚是氯酚族中最具毒性和最难降解的有机污染物。不同种类的微生物由于其降解污染物的生化机制不同,使得五氯酚的降解途径多样化。文章通过综述好氧与厌氧微生物降解五氯酚的降解菌和降解途径,认为五氯酚首先通过脱氯转化为低氯代化合物后再开环,因此脱氯就成为五氯酚降解的关键步骤。参与脱氯的关键酶系主要包括过氧化物酶和酚氧化酶。外生菌根真菌可降解多种难降解有机污染物,并具有生成过氧化物酶和酚氧化酶的机制,因此外生菌根真菌具有降解五氯酚的潜力与优势。这些信息将为进一步开展五氯酚生物降解机理研究,应用微生物—植物复合系统修复污染土壤提供基础。     

厌氧颗粒污泥对五氯苯酚脱氯过程中的影响因素

在间歇培养血清瓶中,研究了厌氧颗粒污泥对五氯酚脱氯过程中的影响因素.结果表明,葡萄糖、酵母膏和蛋白胨显著提高了PCP的脱氯速率.添加甲酸、乙酸、乙醇对PCP脱氯速率有一定提高,丙酸和丁酸对脱氯速率没有影响.20%氢气的加入对PCP脱氯速率的影响显著.废水中硝酸盐和硫酸盐等电子受体的存在降低了PCP的脱氯速率.微生物抑制剂氯仿、青霉素降低了PCP脱氯速率,表明厌氧微生物尤其是甲烷菌对还原脱氯有重要影响.PCP最佳还原脱氯温度为38℃,最佳pH为7,低的氧化还原电位(<-200mV)有利于脱氯的进行.图5参13     

零价铁对土壤中间氯硝基苯和间硝基甲苯的还原研究

常温常压下,利用零价铁(ZVI)对土壤中间氯硝基苯(MCNB)和间硝基甲苯(MNT)2类污染物进行了修复研究.结果表明:ZVI能有效将MCNB和MNT还原为相应的苯胺类化合物,无进一步脱氯或脱甲基反应发生.反应时间、土壤含水量、土壤初始pH值、ZVI用量和反应温度均对还原效果有较明显的影响,当土壤中2种污染物各自浓度约为2.5×10-6 mol·g-1,ZVI加入量为25 mg·g-1,土壤含水量为0.75 mL·g-1,初始pH值为6.8时,(25±1) ℃条件下反应5 h后,2种化合物的还原率均达到80%以上,较长的反应时间、偏酸性的土壤、较高的温度、ZVI用量的增加以及饱和的土壤含水量均能显著提高还原率.     

共价三嗪有机框架材料对水中氯酚类污染物的光催化脱氯降解

利用共价三嗪有机框架材料(CTF-1)对4-氯酚(4-CP)、2,4-二氯酚(2,4-DCP)、2,4,6-三氯酚(2,4,6-TCP)和五氯酚(PCP)等4种不同氯原子取代数目的氯酚类污染物进行光催化降解研究,探讨了底物结构对氯酚脱氯降解效率的影响及机制.结果表明,氯酚脱氯降解过程明显受苯环氯原子取代数目的影响,氯原子数目越多,脱氯降解效率越高,氯原子数目与表观速率常数呈显著正相关,氯酚降解及脱氯速率均为：PCP>2,4,6-TCP>2,4-DCP>4-CP.对CTF-1光催化降解氯酚机制研究表明,活性物种在反应中不起作用,体系反应机制为针对氯酚上取代氯位点进行水解脱氯过程.本研究结果为深入揭示氯酚脱氯降解机制提供了理论依据,也为光催化技术处理卤代酚类废水提供了技术参考.     

微生物介导的硝酸盐还原耦合亚铁氧化成矿研究进展

铁氧化微生物驱动的亚铁氧化过程是铁循环的重要组成部分。在中性厌氧环境中,硝酸盐还原亚铁氧化微生物可通过还原硝酸盐耦合氧化亚铁的过程影响污染物的降解及重金属的迁移转化等,对环境保护具有重要意义。文章主要综述了近年来有关硝酸盐还原亚铁氧化微生物驱动的不同形态亚铁氧化的成矿过程,成矿机制及其对微生物和环境的影响等。在亚铁氧化成矿的过程中,有机配体态和固态亚铁的氧化成矿主要发生在细胞表面,而小分子的无机溶解态亚铁还可继续进入细胞周质甚至细胞内膜氧化成矿。不同的培养条件(如缓冲液)和微生物种类也会影响成矿过程的反应速率从而影响矿物的结晶度。根据成矿的氧化剂不同,将成矿机制分为硝酸盐还原产物亚硝酸盐与亚铁反应的化学成矿机制与微生物利用铁氧化酶直接氧化亚铁的生物成矿机制。此外,硝酸盐还原耦合亚铁氧化成矿过程中所产生的细胞表面结壳现象,影响了不同微生物的新陈代谢过程,甚至会导致细胞死亡。而对于环境中的污染物,成矿过程可吸附和共沉淀多种重金属,从而降低重金属的污染,为治理环境污染提供了新思路。文章还分别对如何进行成矿过程的微观机制及其贡献的评估研究,以及如何更有效地利用成矿过程于环境污染治理中等问题进行了讨论和展望。     

细菌偶氮还原研究进展

细菌偶氮还原是在细菌偶氮还原酶作用下偶氮复合物分解为芳香氨的过程,多种细菌都具有偶氮还原功能.有氧条件下细菌的偶氮还原是在特异性的偶氮还原酶作用下完成的,对氧气不敏感.而厌氧菌和兼性厌氧菌的偶氮还原是在厌氧或兼性厌氧条件下由一些氧化还原中间体作为电子穿梭体与偶氮复合物作用的非特性的还原过程.电子穿梭体与偶氮复合物作用是一个纯化学氧化还原过程,其中偶氮复合物作为电子受体接受电子.厌氧偶氮还原是细菌偶氮还原的主要形式.偶氮还原在厌氧-好氧染料废水处理系统和偶氮水溶胶聚合物作为结肠靶向给药载体的研究中有重要应用.图2表1参45     

零价铁对土壤中4-氯苯酚还原脱氯研究

氯苯酚是常见的环境污染物，它们在土壤中的加速分解可以减少对人类健康的危害。以恒温培养为方法，GC-MS为检测手段，研究了在常温常压下土壤中4-氯苯酚(4-CP)在零价铁作用下的还原脱氯反应。结果表明：4-CP可以被来自零价铁的电子还原，零价铁能够有效促进土壤中的4-CP脱除苯环上的氯原子，从而达到降低毒性、增加可生化性目的。反应条件如初始pH、时间、零价铁用量等均对4-CP还原脱氯效率有重要影响，特别是当初始pH值控制在偏酸时更有利于反应的进行。在零价铁加入量500mg、初始pH=4、反应时间7d的条件下，零价铁对土壤中4-CP还原脱氯效率最高可以达到65％。利用实验数据，对零价铁作用下4-CP还原脱氯的反应机理也进行了初步探讨。     

红壤胶体铁氧化物界面有机氯的非生物转化研究进展

综述了红壤胶体铁氧化物的结构、形态及其转化;铁氧化物界面有机氯的非生物转化过程及其影响因素;异化铁还原作用下的有机氯转化过程。有机氯的非生物转化主要包括氧化转化与脱氯转化过程。氧化转化包括暗态下的化学氧化与光化学氧化过程;脱氯转化包括脱氢卤化、加氢脱氯、脱双卤、二聚脱氯与亲核置换脱氯等反应过程。有机氯的非生物转化主要受胶体界面pH、Eh、水溶性有机物、金属离子、铁氧化物形态与铁还原细菌等的显著影响。有机氯非生物转化的化学-微生物耦合机制、复合污染条件下重金属对界面有机氯非生物转化过程的影响机制、红壤胶体界面有机氯污染的综合调控技术方法等三个方面值得关注,有助于推动土壤胶体界面环境化学的发展。     

Biogeochemical cycling of ferric oxyhydroxide affecting As partition in groundwater aquitard

High arsenic (As) concentration in groundwater potentially poses a serious threat to the health of local residents in southwestern Taiwan. Although the As release to groundwater is responsible for the reducing bacteria-mediated reductive dissolution of As-rich Fe hydroxides, the influences of FeRB and different organic substrates on As and Fe mobility and transformation were rarely discussed. An experiment that involved As-adsorbed synthetic amorphous Fe(III) hydroxide (HFO) and the inoculation of in situ Fe-reducing bacteria (FeRB) was performed to evaluate the contribution of FeRB to the As mobility and transformation. The batched experiment of As-free HFO showed that the reducing bacteria rapidly induced the reduction of amorphous Fe oxyhydroxide to Fe(II) by reductive dissolution of HFO and formation of Fe-citrate complexation. For aqueous As(V) reduction experiment, arsenate was effectively reduced to As(III) by the facultative anaerobic bacterium in the cultured FeRB. In the experiment of As-containing HFO reduction, the aqueous As(V) acts as an electron acceptor and reduced to As(III) after the reductive dissolution of Fe(III) on HFO. However, the increase in the As(III) concentrations with time for various organic substrates in the As-adsorbed HFO-reducing experiment differ from the rates of As(V) reduction with various organic substrates in the As(V)-reducing experiment. The decrease in sorption sites by coupled reductive dissolution of HFO and the competitive desorption of small molecular organic carbon is apparently the important factor of As mobility. For large molecular organic carbon (i.e., citrate), the significant contribution of citrate on As mobility is the complexation of iron citrate. A working hypothesis model of As biogeochemical cycling is proposed to illustrate the relevant processes in the groundwater aquitard of southwestern Taiwan.     

利用厌氧颗粒污泥处理氯代有毒有机物

用能进行还原脱氯的微生物富集物接种，在小型试验装置内成功地培养出了具有还原脱氯功能的颗粒污泥。五氯苯酚能被这种颗粒污染完全脱氯并进一步分解为甲烷和二氧化碳。四氯乙烯和其他氯代乙烯能被颗粒污还原脱氯为乙烯。这种脱氯的颗粒污泥可用来处理含有五氯苯酚和氯乙烯类的废水和地下水。     

Advances in Fe(III) bioreduction and its application prospect for groundwater remediation: A review

Microbial Fe(III) reduction is closely related to the fate of pollutants. Bioavailability of crystalline Fe(III) oxide is restricted due to thermodynamics. Amorphous Fe(III) (hydro)oxides are more bioavailable. Enrichment and incubation of Fe(III) reducing bacteria are significant. Microbial Fe(III) reduction is a significant driving force for the biogeochemical cycles of C, O, P, S, N, and dominates the natural bio-purification of contaminants in groundwater (e.g., petroleum hydrocarbons, chlorinated ethane, and chromium). In this review, the mechanisms and environmental significance of Fe(III) (hydro)oxides bioreduction are summarized. Compared with crystalline Fe(III) (hydro)oxides, amorphous Fe(III) (hydro)oxides are more bioavailable. Ligand and electron shuttle both play an important role in microbial Fe(III) reduction. The restrictive factors of Fe(III) (hydro)oxides bioreduction should be further investigated to reveal the characteristics and mechanisms of the process. It will improve the bioavailability of crystalline Fe(III) (hydro)oxides and accelerate the anaerobic oxidation efficiency of the reduction state pollutants. Furthermore, the approach to extract, culture, and incubate the functional Fe(III) reducing bacteria from actual complicated environment, and applying it to the bioremediation of organic, ammonia, and heavy metals contaminated groundwater will become a research topic in the future. There are a broad application prospects of Fe(III) (hydro)oxides bioreduction to groundwater bioremediation, which includes the in situ injection and permeable reactive barriers and the innovative Kariz wells system. The study provides an important reference for the treatment of reduced pollutants in contaminated groundwater.     

不同养分和水分管理模式对土壤生态环境影响

室内盆栽培养下 ,通过对土壤pH、Eh、有机质、Fe形态、容重和结构等主要理化性质指标的测定和分析 ,比较和研究了不同养分和水分管理模式对土壤生态环境的影响。结果表明 ,在连续淹水下 ,施用有机肥料 ,特别是厩肥 ,降低了土壤Eh ,加剧了土壤的还原状态 ,同时也使土壤无定型态铁氧化物含量上升 ,对改善土壤物理环境效果也明显削弱 ;在干湿交替下 ,有机无机肥料配施不但可提高土壤有机质 ,而且可明显改善土壤氧化还原状况和物理特性     

重金属对药物和个人护理品在土壤/沉积物中吸附的影响机制:现状与展望

药物和个人护理品简称(PPCPs)是一类具有潜在累积效果的环境污染物,其广泛分布于水体与土壤环境中.在土壤/沉积物中,PPCPs将发生一系列的物理、化学和生物作用,其中吸附是PPCPs在土壤/沉积物中极为关键的环境行为,将影响PPCPs在环境中的迁移转化及其对生物体的危害程度.重金属作为一类常见的无机污染物,它们的存在...     

Degradation of chlorinated phenols by nanoscale zero-valent iron

Chlorophenols (CPs), as important contaminants in groundwater, are toxic and difficult to biodegrade. Recently nanoscale zero-valent iron received a great deal of attention because of its excellent performance in treating recalcitrant compounds. In this study, nanoscale zero-valent iron particles were prepared using chemical reduction, and the reductive transformations of three kinds of chlorinated phenols (2-CP, 3-CP, and 4-CP) by nanoscale zero-valent iron under different conditions were investigated. The transformation process of the CPs was shown to be dechlorination first, then cleavage of the benzene ring. The removal efficiency of the CPs varied as follows: 2-CP > 3-CP > 4-CP. The reactivity of CPs was associated with their energy of lowest unoccupied molecular orbit (E _LUMO). With the increase in initial concentrations of CPs, removal efficiency decreased a little. But the quantities of CPs reduced increased evidently. Temperature had influence on not only the removal efficiency, but also the transformation pathway. At higher temperatures, dechlorination occurred prior to benzene ring cleavage. At lower temperatures, however, the oxidation product was formed more easily.     

氯/溴稳定同位素分析技术及其在环境科学研究中的应用

稳定同位素分析被认为是环境污染物溯源和转化途径探究的有效工具.针对氯/溴稳定同位素研究已经开发了一些较为可靠的分析技术,被广泛应用于氯乙烯、氯苯、溴酚、多溴二苯醚和有机氯农药等有机污染物的研究.本文综述了近年来氯/溴同位素分析技术的最新进展,介绍了稳定同位素分析技术在含氯/溴有机污染物的溯源分析和降解途径识别等方面的应...