微生物及生物炭负载纳米零价铁材料对γ--HCH的降解
γ-六六六(γ-HCH)是一种有机氯农药，由于其在环境中持久难降解且危害性高被列入POPs名单中。长期受高浓度HCHs污染的土壤难以通过土著微生物得到有效的降解，可通过构建化学材料微生物协同体系来实现HCHs的高效降解。本文从HCHs污染土壤中富集驯化出混合菌群，制备了生物炭负载纳米零价铁材料(NZVI@BC)，探究了各自以及联合降解溶液和土壤微宇宙中γ-HCH的性能，并分析修复前后土壤中的微生物群落结构变化。 首先，富集驯化出了稳定混合降解菌群，其中，细菌有5种分别为Clostridium sensu stricto7、Sedimentibacter、Lysinibacillus、Georgenia muralis、Anaerocolumna aminovalerica，古菌有4种属分别为未分类的古菌、Bathyarchaeia、Methanothermobacter、Thermoplasmata。添加40μg/mL表面活性剂鼠李糖脂能够提高生物有效性和生物降解速率。以乳酸、乙酸、葡萄糖为电子供体，最终的降解率分别为88.00％、86.92％和70.11％。乳酸浓度为6mM时，混合菌群降解效果最好达87.96％。添加产甲烷菌和硫酸盐还原菌抑制剂对体系中γ-HCH的降解有一定影响。四氯环己烯是混合菌群经二氯消除降解γ-HCH的中间产物。 其次，制备了NZVI@BC材料，NZVI@BC材料中生物炭对γ-HCH有良好的吸附作用，负载的NZVI进而将污染物降解。NZVI@BC投加量为5g/L、pH在趋近于中性的时候对溶液中的γ-HCH有更高的降解率85.25％，γ-HCH经脱氯化氢反应产生中间产物五氯环己烯。通过正交试验得到了降解20mg/Lγ-HCH的最优条件:NZVI@BC投加量5g/L、初始pH7、菌液投加量10％。三个因素对降解率的影响为:NZVI@BC投加量＞菌液投加量＞初始pH。 再次，研究了在63天的淹水培养周期里对γ-HCH降解。空白组CK对γ-HCH降解率极低为2.02％，接菌实验组M、投加负载材料组NZVI@BC、菌联合负载材料组M-NZVI@BC和对应的添加乳酸组M-Lac、NZVI@BC-Lac、M-NZVI@BC-Lac对土壤中的γ-HCH降解率分别为94.48％、89.23％、95.13％、95.00％、92.33％、94.53％。降解率由高到低依次为M-NZVI@BC＞M-Lac＞M-NZVI@BC-Lac＞M＞NZVI@BC-Lac＞NZVI@BC。各组之间最终的降解率差别不大，但是降解过程有差别，投加的乳酸对微生物降解过程的促进作用体现在最初两周。 最后，分析了土壤微生物的群落结构。修复之后，细菌丰度大小依次为NZVI@BC-Lac＞M-Lac＞M-NZVI@BC-Lac＞CK，群落多样性由高到低依次为CK＞M-Lac＞NZVI@BC-Lac＞M-NZVI@BC-Lac。与空白组CK对比，修复之后细菌丰度变高但群落多样性变低，优势菌属发生改变，土壤中厚壁菌门丰度得到极大的提高，梭菌属和沉积杆菌属占比提高;古菌丰度大小依次为NZVI@BC-Lac＞M-Lac＞M-NZVI@BC-Lac，群落多样性由高到低依次为NZVI@BC-Lac＞M-Lac＞M-NZVI@BC-Lac。空白组CK中古菌含量低未成功建库测序。三个处理组中嗜盐菌门占绝对优势，主要的属为甲烷八叠球菌属和甲烷叶菌属。
土壤污染;有机氯农药;混合菌群;生物炭负载纳米零价铁材料;降解效率
北京化工大学
硕士
环境科学与工程
邹德勋
2021
中文
X53;X505
2021-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）