三氯乙烯(Trichloroethene,TCE)作为有机溶剂和化工原材料在工业中得到广泛地使用。工业场所处理处置的不当,导致了大量的TCE暴露于环境中,污染了土壤和地下水。厌氧微生物可有效地降解TCE,产乙烯脱氯拟球菌(Dehalococcoiddes)是唯一一种能将TCE完全还原为乙烯的细菌。Dehalococcoides菌的存在与否以及丰度的高低决定了 TCE的完全还原程度。因此,富集含Dehalococcoides菌的高效菌群并探究其降解机制具有重要意义。本文在前期研究的基础上,以TCE还原菌群YH为对象,研究了不同电子供体及氯代有机物对YH菌群脱氯的影响;然后,向高氯酸盐降解菌群中添加TCE,经过48天的培养,富集得到TCE降解菌群,并进一步研究其还原脱氯特性和氧气的影响;最后,根据微生物群落结构的变化探究了 TCE和高氯酸盐之间的相互作用。主要结论如下:1)阐明了不同电子供体下,产甲烷菌/产乙酸菌和脱氣菌的相互作用向YH菌群添加四种不同的电子供体:乳酸、乙酸、甲醇和氢气,探究了产甲烷菌和产乙酸菌对群落功能和结构的影响。研究表明:乳酸更有利于实现高效、完全的还原脱氯。乳酸和甲醇添加下的菌群中Dehalococcoiides菌的丰度(≥ 9%)高于添加乙酸和氢气的菌群(-1-2%)。以甲醇和氢气为电子供体的菌群中,产甲烷过程分流大量电子,低基因丰度比值(Dhc/mcrA)与缓慢、不完全还原脱氯密切相关。当以乳酸和甲醇作为电子供体时,较高的Dhc/mcrA比值(≥6.4)增加了 TCE完全脱氯的速率。2-漠乙烷磺酸盐(BES)抑制产甲烷过程的实验表明,一定丰度的产甲烷菌对TCE到乙烯的完全还原至关重要。产甲烷菌(Methanobacterium)可能为Dehalococcoides提供除了 VB12外的其它生长因子,从而促进还原脱氯过程。此外,菌群中的同型产乙酸菌(Homoacetogen)能为Dehalococcoides提供乙酸作为碳源以及其它可能的必要生长因子,对快速完全还原脱氯也具有重要的作用。2)揭示了典型有机氣代物对TCE还原脱氣的影响短期实验揭示了 1,1,1-三氯乙烷(TCA)和三氯卡班(TCC)对TCE还原脱氯的影响。研究表明,TCA和TCC均会抑制TCE的还原,但TCC的抑制作用更明显。相比于TCE到c-DCE的还原,c-DCE和VC的还原对TCA更敏感,≥ 15 μM TCA完全抑制乙烯生成。≥ 0.3 μM TCC严重阻遏TCE的还原,TCE的还原停滞在VC,无乙烯产生。从未暴露于TCA的YH菌群,可将TCA还原为1,1-二氯乙烷(DCA)。3)探明了商氣跌盆降解菌群的TCE降解能力向实验室前期富集的高氯酸盐降解菌群(Perchlorate-reducing bacteria,PRB)添加乳酸和TCE进行富集培养得到新的高氯酸盐降解菌群,并命名为PRTB菌群。研究表明,PRTB菌群在8天之内能将0.45mmol/L的TCE完全降解为乙烯,同时能将0.15 mmol/L的ClO4-降解为CI-。氧气抑制实验表明PRTB菌群中,TCE还原过程对氧气敏感:0.2 mg/L氧气协迫条件下,TCE完全还原为乙烯的时间从5天延长到15天,而超过0.5 mg/L氧气抑制了 TCE还原,造成大量VC的累积。菌群经过0.084 mmol TCE的富集培养后,Dhc基因的拷贝数从1.14 × 104增加到3.25×108 copies/mL。PRB菌群以变形菌(Proteobacteria,78.4%)为主导菌,经过富集后,PRTB菌群以绿弯菌(Chloroflexi,57.7%)为主导菌,Dehalococcoides菌的丰度从0.02%增加到57.4%。脱硫单胞菌(DIselulronowis)的丰度也从0.34%增加到3.81%。菌群中的螺旋体菌(Spirochaetes)和拟杆菌(Bacteroidetes)和脱硫弧菌(Desulfovribrio),可能通过产乙酸、发酵和其它代谢过程为Dehlocooccoides菌提供碳源(乙酸)、电子供体(氢气)和生长因子(如VB12)。4)明确了 PRTB菌群中高氯酸盐和三氯乙烯的相互作用TCE和高氯酸盐相互作用研究表明:高达0.3 mM的TCE不会影响高氯酸盐的还原,然而高于0.1 mM的高氯酸盐则会降低TCE还原速率。高氯酸盐主要抑制VC到乙烯的还原。从还原反应的标准吉布斯自由能可得,这种抑制是因为高氯酸盐的还原优先于氯代烯烃的还原,而不是因为高氯酸盐还原产生的氧气累积所造成的毒害作用。当高氯酸盐的浓度从0增加到600 mg/L时,属于红环菌科的高氯酸盐还原菌的相对丰度从6.3%增加到80.6%,而De/halococcoides菌的相对丰度则急剧下降。类似地,变形菌(大部分的高氯酸盐还原菌属于变形菌)的相对丰度从22%增加到 80%。