固定化微生物降解1，4-二恶烷的界面作用机制研究

As a new emergent pollutant, 1,4-dioxane (DX) is commonly encountered in groundwater at contaminated sites with chlorinated solvents. But DX pollution in the chlorinated solvents-contaminated sites was ignored. What’s more, chlorinated solvents have inhibitory effects on DX-degrading microorganisms, which enhances the difficulty of DX’s biodegradation. This project intends to use ZSM-5 molecular sieve zeolite as a microbial carrier, combining interface chemistry, modern analytical techniques and molecular biology technical means, to systematically study the interactions among the bacteria, ZSM-5 and DX. The effect of bacteria on the adsorption of DX onto ZSM-5 will be investigated, and the effect of ZSM-5 on the biodegradation of DX will be discussed. The relationship between DX and bacteria on the surface of ZSM-5 will be revealed. The resistance and adaptation of the immobilized microbial will be revealed from microbial physiology, morphology and cells. The results will be expected to provide a theoretical basis for the immobilized microbial technology to repair DX pollution in groundwater at chlorinated solvents polluted sites.

1，4-二恶烷（DX）作为一种新兴污染物，在污染场地地下水中常与氯代烃形成复合污染物，目前对共存的DX污染治理关注不够。此外，氯代烃对DX降解微生物的抑制作用增加了DX的微生物处理的难度。本项目拟以ZSM-5沸石分子筛作为微生物载体，结合界面化学、现代分析技术及分子生物学等技术手段，系统研究降解菌-ZSM-5-DX三者之间的相互作用关系，探讨降解菌对ZSM-5吸附DX的影响机制，阐明ZSM-5对微生物降解DX的影响机理，揭示DX与降解菌在ZSM-5微界面的作用关系，从微生物生理、形态、细胞等方面探明固定化微生物对氯代烃的抗性和适应性机制，以期为固定化微生物技术修复氯代烃污染地下水中DX提供理论基础。

挥发性氯代烃溶剂是全球场地检出率较高的一类污染物，已被列为优先控制污染物之一。1，4-二恶烷（DX）常用作氯代烃溶剂的稳定剂，因此存在氯代烃污染的地下水通常亦伴有DX污染。污染地下水中氯代烃与DX复合污染不容忽视。生物修复是目前国内外公认的污染降解最为经济有效的方法之一，但是氯代烃对DX降解微生物具有抑制作用。因此，对于DX污染水体的微生物修复技术，需兼顾氯代烃的复合效应，增强DX降解菌的抗性。本项目构建了固定化微生物降解体系，结合界面化学、现代分析及分子生物学等技术手段，系统研究降解菌-沸石分子筛-DX三者之间的相互作用关系。通过富集驯化得到高效DX降解菌群BD1；通过乙炔抑制实验、代谢组学及宏基因技术，研究了DX的微生物降解机制。对比了不同Si/Al以及Ti取代Si的MFI沸石分子筛（ZSM-5和TS-1）对DX及氯代烃/DX复合污染物的吸附性能、影响因素及吸附机理。Dubinin-Ashtakhov(DA)和改进的DA模型对DX与氯代烃复合污染的吸附等温线拟合系数较高，并建立了吸附势能与污染物理化参数的线性模型，阐明了各种作用力对吸附的贡献率，并通过分子模拟验证氯代烃/DX复合污染在沸石分子筛上的吸附过程。研究了固定化微生物降解氯代烃/DX复合污染，沸石分子筛能够有效消除三氯乙烯（TCE）、三氯乙烷（TCA）、顺-1，2-二氯乙烯（cDCE）对DX降解菌的抑制作用，但是不能消除1，1-二氯乙烯（1,1-DCE）对降解菌的抑制作用，这是由于沸石分子筛对TCE、TCA和cDCE具有更强的吸附能力，并进入到沸石分子孔道从而大大缓解了氯代烃对微生物的抑制作用。该项目的研究结果为固定化微生物技术对氯代烃污染地下水中DX的去除提供了理论基础。