天然地下水环境四氯乙烯的强化生物降解

采用批实验方法, 以天然地下水为基础培养液, 利用在实验室条件下培养驯化的微生物, 以醋酸作为共代谢基质, 加入酵母粉提供氮源, 研究了四氯乙烯(PCE) 的降解效果.研究表明, 通过强化影响PCE降解的某些因素, 在20℃的地下水环境中, PCE可以很快转化为三氯乙烯(TCE), 并可以进一步转化为二氯乙烯(DCEs), 但没有检测到DCEs的脱氯产物.PCE的脱氯速率为0.1848d-1, 半衰期为3.75d.亦研究了低温环境下PCE的降解效果.结果表明, 在低温环境下, PCE也可以发生生物降解, 但是脱氯速率相对较慢, 为0.0761d-1, 半衰期为9.11d, 且终产物为TCE.      

用维他命B12进行的PCE和TCE脱氯过程中碳同位素的裂解

利用维他命B12进行的全氯乙烯和三氯乙烯还原脱氯与微生物还原脱氯是类似的，并且目前作为一种辅助技术正在应用中。碳同位素分析是在对污染物研究和监测中的一种强大且有效的手段，被用来揭示在实验室微小实验盒中通过全氯乙烯和三氯乙烯的还原脱氯中同位素效果的特性。在实验室试验中，10mg／l的维他命B12降解了大于90％初始的20mg／l的含三氯乙烯的全氯乙烯。64％至72％的全氯乙烯被降解，这是全氯乙烯降解的主要产物。在三氯乙烯试验中，147mg／1的维他命B12降解了大于90％的初始20mg／l的含cDCE的三氯乙烯。30％至35％的三氯乙烯被降解，这是降解的主要产物。在全氯乙烯和三氯乙烯两种反应物中，可以观测到强烈的同位素的裂解。这种降解可以通过全氯乙烯的-16．5‰至-15．8‰浓缩参数和三氯乙烯的一17．2‰至-16．6‰浓缩参数的瑞利模型描述。在所有试验中，裂解都是相似的，平均浓缩参数为-16．5‰土0．6‰。如此显著浓缩参数的产生可以说明同位素分析可以用来监测通过全氯乙烯和三氯乙烯的脱氯和地下水污染物降解。迹象表明，同位素裂解是在氯乙烯与维他命B12发生作用的情况下产生的，正如通过零价铁的还原脱氯已经暗示了的一样。这个反应中e值与氯乙烯厌氧生物降解中e值的差异暗示着在这两种过程中可能存在着速率确定步骤的不同。     

覆膜态Fe（OH）3在厌氧条件下生物降解苯和甲苯的初探

天然条件下氯代烃的污染经常会与石油烃的污染共存,对于这种混合污染羽的治理,第一步采用粒状铁还原氯代烃,后续利用微生物和第一步产生的副产物生物降解石油烃。苯系物是石油烃中毒性较大、存留时间较长的污染物,本文利用批实验的方法研究了厌氧条件下用Fe(OH)3覆膜于石英砂表面的Fe(Ⅲ)作为电子受体降解苯和甲苯。结果表明,Fe(Ⅲ)作为电子受体时苯和甲苯能够发生厌氧生物降解,经过驯化后苯和甲苯的降解速度明显加快。降解实验表明甲苯的降解速度比苯的降解速度快,苯降解的半衰期是4.02d,甲苯降解的半衰期是3.81d。     

含水层中砷活化迁移的水化学与DOM三维荧光证据

为了认识高砷地下水中砷活化迁移的生物地球化学机制,对江汉平原地下水氧化还原敏感元素的水化学特征及溶解性有机物(DOM)三维荧光信息进行了研究.水化学研究显示,地下水中的砷与铁的还原和有机质的氧化分解过程有密切关系.水样DOM的三维荧光分析表明,地下水中存在微生物介导下氧化还原过程的反应性有机物组分,其中醌类腐殖质与铁、硫酸盐等的还原反应过程联系紧密.还原、氧化醌类及易降解DOM组分与还原产物、砷的关系进一步显示,砷的活化与微生物介导下的铁氧化物的还原过程联系在一起.在这一过程中,易降解有机物充当电子供体的角色并被消耗,而还原醌与氧化醌则很可能扮演了电子飞行过程中的电子飞行物,"催化"了砷活化的氧化还原过程.      

天然含钒金红石降解卤代烃实验研究

利用天然金红石光催化降解卤代烃，在1h内对三氯乙烯和四氯乙烯的降解率分别达到82．54％和94．43％，对三氯甲烷也有一定的降解作用。经电子辐射的金红石光催化活性降低，卤代烃的降解率低于原样；经加热和淬火处理的金红石样品表面钒含量增加，光催化活性提高，能将浓度400μg／L左右的三氯乙烯和四氯乙烯降解到5μg／L以下。     

加强反硝化条件下地下水中常见有机污染物苯和甲苯微生物降解研究

利用实验室含水层物质微环境实验,对地下水中常见有机污染物苯和甲苯在厌氧反硝化条件下的微生物降解进行了研究。通过１０种方案实验结果的分析对比,所得重要结论如下：在加强了的反硝化条件下,微生物利用ＮＯ－３作为电子受体降解苯和甲苯;降解苯和甲苯的反硝化细菌来自于含水层物质;微生物所需的宏量营养由苯、甲苯和硝酸盐提供,痕量元素来自于含水层物质;环境的酸碱条件对微生物降解具有重要影响,ｐＨ值过高或过低均抑制微生物降解作用的产生。     

垃圾场环境中的微生态效应初探

在垃圾堆埋环境中的微生态特征较为复杂,其微生态效应是其中各种超背景聚集有害物质发生降解、转化的表现。它既存在有利于生态环境防护的一面,也存在造成一定时段内局部生态系统中的物质循环失调而引发的生态环境污染。本文对调查的北京市垃圾场地中的典型场地,进行了以细菌总数、大肠杆菌、硝化菌、反硝化菌、硫酸盐还原菌、排硫杆菌、脱氮硫杆菌和铁细菌等为侧重点的微生态特征研究。文中主要基于调查评价和污染治理目的,侧重阐述了上述菌群在相关垃圾场地中的含量分布与效应特征,以期为相关研究或工程治理提供科学依据。     

浅层地下水氯代烃污染天然生物降解的判别依据

天然条件下氯代烃生物降解的判别, 是确定氯代烃污染天然衰减恢复治理技术是否可以采用的关键, 可为天然衰减恢复治理技术的应用提供技术支持.通过分析氯代烃生物降解的特性发现, 地下水环境中氯代烃的生物降解, 必然伴随有第一基质、电子受体、中间产物以及有关的一些间接性指标, 在污染羽状体不同位置及污染羽状体内外产生明显变化, 这些指标的变化均可以不同程度地指示氯代烃生物降解的产生.据此总结出氯代烃生物降解衰减的判别依据分别为电子受体、第一基质(能源和碳源) 及降解中间产物三类指标.      

以醋酸为共代谢基质时四氯乙烯的生物降解初步研究

四氯乙烯（PCE）是一种广泛用于干洗和脱脂的有机溶剂,是地下水中常见的污染物.在本实验中,将某肉联厂厌氧污泥接种到土壤中,进行微生物培养.当系统中的微生物活性较高时,以醋酸为共代谢基质,进行驯化实验,当系统中的微生物适应浓度为120μg/L的PCE之后,对PCE在厌氧条件下的降解情况进行研究.研究结果表明,将厌氧污泥接种到土壤中培养的微生物,在以醋酸为共代谢基质的条件下,可以使PCE很快转化为三氯乙烯（TCE）,并可以进一步转化为二氯乙烯（DCEs）.PCE在天然地下水中的半衰期为108d,本实验PCE降解的半衰期为2.95d,反应速率常数为0.2342d^-1.     

纳米镍/铁去除氯代烃影响因素的探讨

氯代烃是地下水中最常检出的有机污染物之一,传统的处理方法去除率很低。近年来随着铁还原技术的发展,纳米铁和纳米双金属也成为一个活跃的研究领域。利用批实验的研究方法以四氯乙烯(PCE)和四氯化碳(CT)为目标污染物,研究纳米镍/铁在去除PCE过程中的影响因素。实验结果表明,在碱性条件下,纳米Ni/Fe对PCE脱氯速率比在酸性和中性条件下脱氯速率更快;纳米Ni/Fe对初始浓度为6·51mg/L的PCE溶液脱氯速率是对初始浓度为20·56mg/L的PCE溶液脱氯速率的1·8倍;对于氯代程度相同的CT和PCE,对CT的脱氯速率明显快于对PCE。     

Anaerobic Biodegradation of Tetrachloroethylene with Acetic Acid as Cometabolism Substrate under Anaerobic Condition

A series of batch-type experiments with acetate acid as the primary substrate were performed using enrichment cultures developed from the anaerobic sludge to investigate the effect of acetate acid on tetrachloroethylene （PCE） biodegradation. Experimental results indicated that acetate acid was an efficient electron donor in affecting the biotransformability of PCE. Trichloroethylene （TCE） was the primary dehalogenation product, and small amounts of dichloroethylenes （DCEs） were also detected. No significant further DCEs degradation was detected. PCE degradation rate in the experiment was 36.6 times faster than background rate in natural groundwater.     

四氯乙烯的生物吸附和厌氧生物降解研究

四氯乙烯(PCE)的广泛使用和不合理的处置已经使其成为地下水中普遍存在的有毒有害的有机污染物。PCE在厌氧条件下通过还原脱氯发生生物降解,按照非水溶性生物降解模型,有机物先吸附到厌氧活性污泥中,解吸后再进行生物降解。利用间歇试验进行厌养污泥对PCE的吸附降解实验研究。试验结果表明：厌氧污泥对PCE的吸附在0.5 h达到吸附平衡,在1.0 h达到解吸平衡。对实验结果的回归分析表明：PCE的吸附和解吸均符合Freundlich等温吸附方程。厌氧污泥在微生物的作用下将PCE还原脱氯为TCE和DCEs。     

生物降解作用下地下水中TCE、PCE迁移转化的数值模拟研究

根据室内三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)运移转化的土柱实验和研究区地下水化学特征,建立了研究区微生物作用下TCE、PCE迁移转化的数学模型,并进行了计算机数值模拟,模拟结果与实测值基本一致,表明本次研究建立的数学模型是正确的,研究区地下水中存在生物降解作用,为下一步有机污染的治理提供了科学依据。     

北方某城市浅层地下水中有机污染物迁移转化的数值模拟研究

在3次野外取水样分析的基础上，分析了研究区域有机污染特征，并根据室内实验和国内外文献资料所获取的参数，利用地下水模拟系统软件（GMS）对研究区三氯乙烯（TCE）和四氯乙烯（PCE）在地下水中的运移转化进行数值模拟研究，模拟结果表明：研究区地下水中TCE和PCE存在生物降解作用，但是反应速率很小，这表明在相当长的时间内，其浓度仍可能保持在相当的水平上。     

Degradation of Tetrachloroethene by Several Co-metabolism Substrates in Groundwater

Tetrachloroethene （PCE） is biodegraded by reductive dechlorination with co-metabolism substrates under anaerobic conditions. By inoculating sludge from an anaerobic pool, a biodegradation test of PCE is conducted in the anaerobic condition. In the test, several substrates including methanol, ethanol, formate, acetate, lactate and glucose, are conducive to the conversion from PCE to TCE and 1,1-DCE. The results show the microbe can be cultivated well under the anaerobic circumstances of mixture of sewage （sludge） and soil with the index of COD after eleven days. Degradation of PCE accords with one order reaction kinetics equation. The sequence of the reaction rate constant is Kacetate 〉Kglucose 〉 Klactate 〉 Kethanol 〉 Kformate 〉 Kmethanol, and acetate is an outstanding co-metabolism substratum whose reaction rate constant is 0.6632d^-1.     

Biodegradability of trimethylbenzene isomers under the strictly anaerobic conditions in groundwater contaminated by gasoline

Trimethylbenzene (TMB), as a constituent of gasoline, is often expected to be used as a conservative tracer in anaerobic BTEX-contaminated groundwater site to correct for attenuation due to dispersion, dilution and sorption along a flow path. To evaluate the suitability of using TMB as a tracer and to better understand biodegradability of TMB in contaminated groundwater by gasoline under anaerobic conditions, laboratory microcosms were conducted with mixed nitrate/iron/sulfate electron-acceptor amendments, using aquifer materials collected from Canadian Forces Base (CFB), Borden, Ontario, Canada. The results showed that under denitrifying conditions, biodegradation of 1,3,5-TMB, 1,2,4-TMB and 1,2,3-TMB were relatively slow and after 204 days of incubation approximately 27, 24, and 16% of the initial concentrations, respectively, were degraded in the microcosms. Under sulfate-reducing conditions, TMB isomers were recalcitrant. In contrast, significant biodegradation of TMB was observed under iron-reducing conditions. 1,3,5-TMB, 1,2,4-TMB and 1,2,3-TMB were degraded to 44, 47, and 24% of initial concentrations with first-order biodegradation rate constants of 0.003, 0.006 and 0.013 d⁻¹, respectively. This study indicates that TMB biodegradation is insignificant under nitrate and sulfate-reducing conditions but significant under iron-reducing conditions. Therefore, the use of TMB as a tracer for interpreting removal of other biodegradable gasoline constituents such as BTEX requires caution, especially in the presence of iron-reducing conditions.     

Microbial degradation of chloroethenes in groundwater systems

The chloroethenes, tetrachloroethene (PCE) and trichloroethene (TCE) are among the most common contaminants detected in groundwater systems. As recently as 1980, the consensus was that chloroethene compounds were not significantly biodegradable in groundwater. Consequently, efforts to remediate chloroethene-contaminated groundwater were limited to largely unsuccessful pump-and-treat attempts. Subsequent investigation revealed that under reducing conditions, aquifer microorganisms can reductively dechlorinate PCE and TCE to the less chlorinated daughter products dichloroethene (DCE) and vinyl chloride (VC). Although recent laboratory studies conducted with halorespiring microorganisms suggest that complete reduction to ethene is possible, in the majority of groundwater systems reductive dechlorination apparently stops at DCE or VC. However, recent investigations conducted with aquifer and stream-bed sediments have demonstrated that microbial oxidation of these reduced daughter products can be significant under anaerobic redox conditions. The combination of reductive dechlorination of PCE and TCE under anaerobic conditions followed by anaerobic microbial oxidation of DCE and VC provides a possible microbial pathway for complete degradation of chloroethene contaminants in groundwater systems. Résumé Les chloroéthanes, tétrachloroéthane (PCE) et trichloroéthane (TCE) sont parmi les polluants les plus communs trouvés dans les aquifères. Depuis les années 1980, on considère que les chloroéthanes ne sont pas significativement biodégradables dans les aquifères. Par conséquent, les efforts pour dépolluer les nappes contaminées par des chloroéthanes se sont limités à des tentatives de pompage-traitement globalement sans succès. Des travaux ultérieurs ont montré que dans des conditions réductrices, des micro-organismes présents dans les aquifères peuvent, par réduction, dégrader les PCE et TCE en composés moins chlorés, comme le dichloréthane (DCE) et le chlorure de vinyl (VC). Bien que des études de laboratoire réalisées avec des micro-organismes adaptés aux composés halogénés montrent que la réduction complète en éthane est possible, dans la plupart des nappes la réaction de déchloration par réduction s'arrête apparemment au DCE et au VC. Cependant, des recherches récentes menées sur des sédiments d'un aquifère et d'alluvions ont démontré que l'oxydation microbienne de ces descendants réduits peut se produire de manière significative dans des conditions de redox anérobies. La déchloration par réduction de PCE et de TCE dans des conditions anérobies suivie par une oxydation microbienne anérobie des DCE et VC fournit une piste microbienne possible pour obtenir une dégradation complète des chloroéthanes polluants dans les aquifères. Resumen Los cloroetanos (tetracloroetano PCE y tricloroetano TCE) son contaminantes muy habituales en los acuíferos. Hasta 1980 se consideraba que los cloroetanos no eran biodegradables y, por tanto, los métodos de rehabilitación en acuíferos contaminados con cloroetanos se limitaban al pump-and-treat, generalmente con poco éxito. Posteriormente se vio que, en condiciones reductoras, algunos microorganismos pueden reducir PCE y TCE a unos subproductos menos clorados, como el dicloroetano (DCE) y el cloruro de vinilo (VC). Aunque estudios de laboratorio recientes sugieren que la reducción completa a etano es posible, en la mayoría de los sistemas acuíferos la decloración suele detenerse en los DCE o VC. Sin embargo, investigaciones más recientes en acuíferos y sedimentos fluviales demuestran que la oxidación microbiana de estos subproductos puede ser importante bajo condiciones redox anaerobias. La combinación de la reducción de PCE y TCE en condiciones anaerobias seguida de la oxidación microbiana anaerobia de DCE y VC proporciona un método potencial para la degradación total de los cloroetanos en los sistemas acuíferos.     

Impact of iron sulfide transformation on trichloroethylene degradation

Trichloroethylene (TCE) is one of the most common and persistent groundwater contaminants encountered at hazardous waste sites around the world. A growing body of evidence indicates that iron sulfides play an important role in degrading TCE in natural environments and in engineered systems designed for groundwater cleanup. In this study, we investigate transformation processes of iron sulfides and consequent impacts on TCE degradation using batch experimental techniques, transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD), and X-ray absorption spectroscopy (XAS). Our results show that mackinawite is highly reactive toward TCE and no detectable mineralogical changes were detected during the course of reaction. However, freeze-dried FeS transformed to a mixture of mackinawite and greigite during the freeze drying process, with further mineralogical changes during reaction with TCE to lepidocrocite, goethite and pyrite. Newly formed lepidocrocite is a transient phase, with conversion to goethite over time. TCE transformation kinetics show that freeze-dried FeS is 20-50 times less reactive in degrading TCE than non-freeze-dried FeS, and the TCE degradation rate increases with pH (from 5.4 to 8.3), possibly due to an increase of surface deprotonation or electron transfer at higher pH. Results suggest that freeze drying could cause FeS particle aggregation, decreased surface area and availability of reactive sites; it also could change FeS mineralogy and accelerate mineral transformation. These aspects could contribute to the lower reactivity of freeze-dried FeS toward TCE degradation. Modeling results show that FeS transformation in natural environments depends on specific biogeochemical conditions, and natural FeS transformation may affect mineral reactivity in a similar way as compared to the freeze drying process. Rapid transformation of FeS to FeS₂ could significantly slow down TCE degradation in both natural and engineered systems.     

地下水三氯乙烯(TCE)生物修复的研究进展

目前三氯乙烯(TCE)引起的环境污染已成为一个非常值得关注的问题。本文通过对国内外TCE生物降解于究进行总结，从降解机理、降解动力学和微生物种类三方面进行了概迷，特别是总结了好氧条件下生物降解TCE取得的显著成果。