厌氧微生物修复多氯联苯污染：美国到中国成果

哈德逊河和格拉斯河是美国多氯联苯污染的代表性河流，微生物催化的多氯联苯脱氯现象首先是在哈德逊河中被发现的，随后大量的实验室多氯联苯脱氯研究也是以这两条河的沉积物为对象。然而，所有的实验室多氯联苯脱氯研究或者使用Arolcor 商业产品或者使用一种或少数几种多氯联苯单体作为代谢底物。使用Aroclor 商业产品的时候，由于其是几十种多氯联苯单体的混合物，再加上出现的多种脱氯产物，现有的化学检测方法存在共析等原因无法做到将所有出现的多氯联苯一一鉴别定量。而使用一种或少数几种多氯联苯单体进行研究的时候，尤其是为了检验的方便仅选取一个苯环上有氯原子的多氯联苯时，所能观察到的脱氯路径信息非常有限。为了克服上述缺点，我们选取一系列多氯联苯跟踪对作为母体进行脱氯研究。多氯联苯跟踪对选取的原则有以下五点：（1）单体在Aroclors 中含量较高或毒性较高（类二英多氯联苯）；（2）大部分单体在此前多氯联苯脱氯研究中被关注过；（3）研究单体包括低含氯量、中等含氯量和高含氯量多氯联苯；（4）选取的任意一个多氯联苯单体不能成为其他选取单体理论上的一代脱氯子产物；（5）选取的所有多氯联苯单体（母体）和它们的一代脱氯子产物，在GC-μECD 色谱图上不存在共析现象。同时满足这五个选取原则的多氯联苯单体仅有约30～40 个，从中我们选取了两组共13 个，所选多氯联苯的结构及相关信息见表3.1。混合物一（PCB Mixture 1）包含了跟踪对5/12、64/71、105/114 和149/153/170。混合物二（PCB Mixture 2）包含了跟踪对5/12、64/71、82/97/99、144/170。每组混合物均有9 种单体。所选的多氯联苯单体、其理论上的一代子产物，以及体系中可能出现的共析物如图3.1 和3.2所示。根据Aroclor 产品中跟踪对比值和混合物总浓度50 mg/kg（本章和后续章节以泥浆（Slurry）质量计算），设计沉积物微环境（Microcosm）中的多氯联苯单体浓度（表3.2）。PCB 5（23-CB）/PCB 12（34-CB）和PCB 64（236-4-CB）/PCB 71（26-34-CB）在PCB Mixture 1 和PCB Mixture 2 中的浓度一致。PCB 170（2345-234-CB）在PCB Mixture 1 和PCB Mixture 2 中均有出现，但Mixture 2 中的浓度是Mixture 1 中浓度的两倍多。此前曾有报道显示，一些多氯联苯单体自身可以引导其他多氯联苯单体脱氯［57］。因此，本研究的多氯联苯选择有助于更好地理解：（1）相同水平的多氯联苯单体（PCB 5、12、64、71）在不同多氯联苯组成环境中的脱氯行为；（2）不同水平的同一种多氯联苯单体（PCB 170）在不同多氯联苯组成环境中的脱氯行为。而同时选取哈德逊河和格拉斯河沉积物可以更好地研究不同沉积物类型对脱氯速率、程度和路径的影响。最后本章中还建立了一种基于相邻氯取代情况判断脱氯偏好甄别脱氯路径的方法。

表3.1 研究选择的13 种多氯联苯单体相关信息

表3.2 实验微环境中的多氯联苯理论浓度

续表3.2(www.xing528.com)

图3.1 PCB Mixture 1 中的跟踪对母体及其理论一代脱氯子产物

图3.2 PCB Mixture 2 中的跟踪对母体及其理论一代脱氯子产物