珠江沉积物中氯代有机污染物的分布及修复用菌群的培养

摘要

氯代有机物是一类典型的持久性有机污染物(POPs)，其中部分还是环境激素类物质，如六氯苯(HCB)、五氯苯(PCB)、滴滴涕(p,p'-DDT)、林丹(γ-HCH)等，这些氯代有机物在环境中的存在、分布、迁移、转化、代谢和治理等一直是国际上的研究热点。本文研究了珠江主流段(广州段)和珠江三角洲其它河网沉积物中氯代类有机物的污染分布，在此基础上，选取1,2,4-TCB和HCB为目标物进行修复用微生物菌群的培养、抑制特性、脱毒降解等试验研究。研究结果如下： 对沉积物和土壤样品中氯代类有机物的分析检测，以超声波提取并以气相色谱进行定量分析。最适宜的提取条件为：超声波功率20W、提取温度35℃、提取时间60min、提取剂为石油醚-丙酮混合溶剂(体积比1：1)，该方法的平均回收率为92.18％、变异系数0.82％、检测限0.0001μg·g-1。 对珠江主流段(广州段)七个断面沉积物中氯代类有机污染物的分布特征进行了全面系统的调查。在表层沉积物中∑CBs的含量范围为30.3～312.2ng·g-1，均值为128.1ng·g-1，氯苯类化合物所占的百分比为：DCBs、TCBs、TeCBs、PeCB和HCB分别占∑CBs总量的21.3％、34.6％、14.5％、22.0％、和8.0％；∑HCHs的检出范围为1.34～5.09ng·g-1，均值为3.09ng·g-1，不同HCHs的含量次序为γ-HCHs(1.29ng·g-1)＞d-HCH(1.25ng·g-1)＞α-HCH(0.54ng·g-1)；∑DDTs的检出范围为5.48～30.31ng·g-1，均值为17.8ng·g-1，不同DDTs的含量次序为DDT(12.23ng·g-1)＞DDD(3.15ng·g-1)＞DDE(2.43ng·g-1)。在七个采样断面表层沉积物中氯代类有机物的含量次序符合：长洲＞猎德＞墩头基＞黄沙＞狮子洋＞虎门＞雅岗。氯苯类化合物在珠江广州段的采样断面沉积物中的垂直分布特征(除黄沙断面外)，随着剖面深度的加深其含量逐渐降低；有机氯农药随着剖面深度的加深，浓度先升高后降低。 对珠江三角洲部分典型河网沉积物采集柱样，结果表明：三水西南涌S1号柱样HCBs、DDTs和CBs的垂直含量范围分别为14.41～49.83ng·g-1，32.71～190.65ng·g-1和236.2～1551.7ng·g-1；东莞运河的D2号柱样分别为0.97～5.03ng·g-1，2.85～19.98ng·g-1和53.5～310.9ng·g-1；珠江广州段的G3号柱样含量分别为ND～2.04ng·g-1，1.96～7.42ng·g-1和4.5～23.4ng·g-1。所有沉积物柱样均呈现表层中的氯代类有机物含量大于深层的含量。从污染区域分布特征看，呈现S1＞D2＞G3。 选取1,2,4-TCB和HCB为目标物开展微生物修复的初探。首先以现有的消化污泥为接种物，进行修复用微生物菌群的培养。结果表明以有机酸和葡萄糖为基质的厌氧连续流培养中，SS和VSS均有不同程度的减少，但VSS/SS的值却是增加的，同时对对象碳源利用速度的不断加快，说明对象微生物是在增加的，120d微生物菌群培养成熟。 利用培养成熟的微生物菌群进行微生物耐受1,2,4-TCB和HCB的毒性实验。结果表明：(1)1,2,4-TCB和HCB对乙酸及丙酸利用微生物均有不同程度的抑制，浓度越高抑制越大；其中乙酸利用微生物受到的抑制程度为1,2,4-TCB＞HCB，而丙酸利用微生物受到的抑制程度则为1,2,4-TCB＜HCB。1,2,4-TCB及低浓度的HCB(≤5mg·L-1)能够促进丁酸本身的利用。异丁酸径路也受1,2,4-TCB或HCB的抑制，但低浓度(＜1mg·L-1)抑制作用不明显。丙酸和丁酸利用过程中的乙酸利用微生物受抑制的规律与单独的乙酸利用微生物一致。(2)1,2,4-TCB和HCB对厌氧葡萄糖培养的两种微生物菌群的抑制相对有机酸要小的多。葡萄糖产酸培养微生物受1,2,4-TCB的抑制是在10h后表现出来的，而受HCB的抑制则是在一开始就反映出来了。 利用培养成熟的不同微生物菌群开展脱毒降解1,2,4-TCB和HCB试验，结果如下：(1)经长期厌氧驯化培养的各微生物菌群，对HCB和1,2,4-TCB均有不同程度的降解作用，对1,2,4-TCB的最高降解率达69.17％，对HCB的最高降解率为61.7％;各培养微生物菌群对两种氯苯化合物的降解作用基本遵循：对1,2,4-TCB的降解率大于HCB(除乙酸利用微生物除外)；同时氯苯化合物的浓度越低，降解率越高的规律。(2)不同培养微生物对1,2,4-TCB和HCB的降解能力的次序为：利用葡萄糖产甲烷微生物菌群＞利用葡萄糖产酸微生物＞利用丙酸微生物菌群＞利用丁酸微生物菌群＞厌氧利用乙酸微生物菌群＞利用利用氢气微生物菌群。其中厌氧利用产甲烷微生物降解量远远大于其它类型微生物。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：全文缩略词(Abbreviations)

第一章绪论

第二章氯代有机物分析方法研究

第三章珠江主流段(广州段)沉积物中氯代有机物的污染特征

第四章珠江三角洲部分典型河网沉积物中氯代有机物的污染特征

第五章修复用厌氧微生物菌群的培养及活性实验

第六章厌氧微生物菌群对1,2,4-TCB和HCB的耐毒特性

第七章厌氧微生物菌群对1,2,4-TCB和HCB的降解脱毒研究

第八章结论与建议

原创性声明

致谢