垃圾厌氧填埋反应器中腐殖酸强化六氯苯还原脱氯途径及作用机制

Dechlorination was a core problem for the CBs persistent polluting the environment. Hexachlorobenzene (HCB) was one of the main CBs compounds. Hexachlorobenzene (HCB) was widely found in landfills, lake sediments and other anaerobic environment. The HCB released from landfill into the water and soil have caused intensive effects of environmental pollution. So, the technology in situ remediation is needed. Humic acids (HA) can promote the dechlorination of chloro compounds under anaerobic conditions. The aim of this study was to analysis mechanism of dechlorination HCB by HA during landfill reactor of municipal solid waste. The research were to exploring the pathway of reductive HCB by HA and established kinetic equation of dechlorination. And verify the characteristics of the oxidizing and reducing capacity of HA during HBC reductive process. Moreover, this study was to identify abundance, community structure and dominant microbes during fermentation system. Finally, this study will establish mechanism of HA reduction HCB and find the regulation principles of HCB dechlorination.

“脱氯难”是氯苯类化合物（CBs）持久污染环境的核心问题，六氯苯（HCB）由于苯环各位点上均有氯原子，降解产生多种中间体，如五氯苯、四氯苯、三氯苯和二氯苯及其衍生物等，成为污染环境的主要CBs类化合物之一。厌氧环境中HCB可发生脱氯，但其影响因素和生物学机制不清楚。本课题结合腐殖酸（HA）通过电子传递强化氯代物和苯环类物质降解的机理，构建受HCB污染的垃圾厌氧填埋系统，利用气相色谱-电子捕获检测器（GC-ECD）测定发酵体系内HCB及其代谢中间体含量、同分异构体类型，同时对厌氧填埋体系内HA电子转移能力检测分析，探索HA电子转移能力与HCB还原脱氯之间的相关性。采用宏基因组学等分子生物学技术定性定量解析腐殖酸还原菌的演化规律。在此基础上，阐明垃圾厌氧填埋中HA对HCB还原脱氯过程的强化作用机制，本研究不仅可以丰富CBs类化合物的脱氯理论，而且为调控填埋场中CBs化合物原位修复提供理论支撑。

氯苯类化合物（CBs）具有持久性和高生物毒性等环境危害，六氯苯（HCB）为典型CBs之一，可作为生产五氯苯酚、橡胶助剂、纸张浸渍剂及焰火色剂等的前体物，在填埋场、湖泊底泥等厌氧环境中均有检出，亟需开展厌氧环境中HCB脱氯技术研究。厌氧环境中HCB可发生还原脱氯，且腐殖酸（HA）可通过电子传递作用强化氯代物降解，但有关垃圾厌氧填埋环境中HCB脱氯机理尚未报道。. 因此本研究构建了生活垃圾填埋厌氧反应器模拟系统，开展了填埋厌氧模拟实验，阐明了HA强化HCB还原脱氯规律与途径、分析了厌氧体系内HA含量及氧化还原能力变化规律、系统内微生物活性、群落结构特征变化规律，在此基础上了构建了HA氧化还原耦合HCB还原脱氯机制，为河湖沉积物和填埋场中HCB等CBs化合物原位修复提供技术支撑。取得的创新性成果包括：（1）证实了厌氧条件下HCB可以发生还原脱氯，且HA对HCB脱氯具有促进作用，HCB的降解符合一级动力学特征，降解过程中生成低氯代苯及其同分异构体，1,4-DCB为主要的中间产物；（2）证实了HA含量和氧化还原能力均对HCB的降解产生影响，且HA含量和氧化还原能力随发酵进行逐渐降低，HCB发生还原脱氯的过程中HA自身也会发生降解；（3）证实了系统内微生物活性、群落结构特征均受到HA含量及氧化还原能力的影响，同时也受到HCB的影响，发酵体系内共有27种菌门和416种菌属，其中优势菌门为厚壁菌门和变形菌门，优势菌属为芽孢杆菌属、丛毛单胞菌属、假单胞菌属和乳酸球菌属。HA浓度对芽孢杆菌属、假单胞菌属和乳酸球菌属的生长有着较大的影响，同时它们也能提高HA的还原能力，而从毛单胞菌属的生长与HCB的降解效率有一定的关系。