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本论文综述了作为持久性有机污染物(POPs)之一的六氯苯(HCB)的性质、分类、危害和在自然界的分布状况,对六氯苯的各种去除方法进行了总结,并深入阐述了氯苯类化合物特别是六氯苯微生物降解的机理研究进展。
本论文研究了厌氧培养环境中,六氯苯降解微生物菌群的驯化条件,通过降解模拟实验,确定了影响微生物降解六氯苯能力的环境因素,并探讨了各种碳源条件下六氯苯的还原脱氯效果以及脱氯机理。实验结果表明:
(1)经过150天的驯化,污泥培养体系中VSS不断减小,而微生物对六氯苯的降解能力逐渐增强。从驯化后的60天到150天,微生物降解六氯苯的活性由最初的14.22μg/(d·gVSS)升至了32.83μg/(d·gVSS),增长了一倍以上。
(2)厌氧微生物菌群对六氯苯的降解必须在适宜的环境条件下进行,环境条件改变,会极大的影响六氯苯的微生物降解性能。经过三个系列的环境因素实验,确定微生物在反应温度35℃、pH值为6~8之间的条件下,对六氯苯的降解性能较好;在浓度较小的范围内,六氯苯浓度对于微生物的降解性能影响不大。
(3)微生物菌群通过共代谢降解六氯苯。六氯苯的还原脱氯发生在微生物混合菌群当中,依靠的是其协同、共生作用,当加入有机碳源作为共代谢的初始物质时,这种作用被加强,使具有潜在脱氯活性的生物量增加;初始物质还会作为电子供体,促进脱氯反应的进行;同时,微生物对有机碳源的利用诱导出能够攻击苯环上氯原子的还原酶系,使六氯苯的微生物还原脱氯可以发生。
(4)加入有机碳源对微生物降解六氯苯极其重要,不同碳源条件下,微生物还原脱氯能力不同。各种碳源条件下六氯苯微生物降解的速率常数按照大小顺序分别为K乙酸=0.0895/d>K葡萄糖=0.0355/d>K甲酸=0.0313/d>K丁酸=0.0275/d>K丙酸=0.0148/d>K无碳源=0.008/d。从微生物菌群的扫描照片来看,乙酸利用产甲烷菌和甲酸利用产甲烷菌是厌氧还原脱氯的主力微生物。
(5)通过六氯苯降解动力学分析,在各种碳源条件下,六氯苯的微生物还原脱氯都符合准一级反应动力学。
(6)乙酸为碳源条件下,微生物降解六氯苯的半衰期为7.74天,达到了高效降解六氯苯的水平。
本论文同时考察了不同萃取回收方法对六氯苯回收率的影响。结果表明:在较低六氯苯浓度下,将样品混合于总共8ml的正己烷溶剂中,在300r/min的条件下振荡2h,然后利用超声波清洗仪超声60min以后,六氯苯的回收率达到80%以上,可以达到定量分析泥水混合样中痕量六氯苯的要求。