厌氧微生物修复多氯联苯污染的解毒效果

在自然环境中，多氯联苯脱氯可以降低其生态风险。通常，多氯联苯的毒性主要有二英毒性和致癌毒性［28］。1998年，Van den Berg 等［158］提出了毒性当量因子（Toxic equivalence factors，TEFs）的概念，以二英2378-TCDD 为基准（1.0），计算其他二英（多氯代二苯并-对-二英，PCDDs 和多氯代二苯并呋喃，PCDFs）和类二英多氯联苯的相对毒性。此后，2005年世界卫生组织（WHO）对TEF 值进行了修正［159］。二英及类二英多氯联苯的TEF值如表5.3所示。在本研究中出现的两个类二英多氯联苯PCB 105 和PCB 114 的2005年修正TEF 值均为0.000 03。样品毒性当量（Toxic equivalency quotients，TEQs）的计算如公式5.2所示。

式中：Ci是化合物i 的浓度；TEFi是化学物i 的二英毒性当量因子。

表5.3 二英和类二英化学物的TEF

续表5.3

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表5.4 是反应进行51 周后各沉积物微环境中TEQs 的值。从表中可以看出，在哈德逊河沉积物微环境中TEQs 降低由多到少的排列顺序是：H-1（90%左右）＞H-1-S（80%左右）＞H-1-Fe（低于10%到无减少），且补充碳源并不能有效降低微环境中的二英毒性。在格拉斯河沉积物微环境中，G-1和G-1-Fe 组中二英毒性降低了约98%，G-1-S 组中则仅降低了44.1%。补充碳源后，产甲烷条件下（G-1）和铁还原条件下（G-1-Fe）的沉积物微环境的TEQs 并没有进一步降低；而硫酸盐还原条件下（G-1-S）的沉积物微环境的TEQs 则迅速下降到和前两个条件下基本相同的水平。整体上看，在产甲烷条件下添加了PCB Mixture 1 的各微环境组中，虽然多氯联苯的总量仅减少了10%到35%，但是二英毒性却减少了超过80%。从结构上看，类二英多氯联苯是无邻位氯原子的或者是仅有一个邻位氯原子的共面结构，其他氯原子都是间位和对位氯原子，而在研究的哈德逊河和格拉斯河沉积物中间位和对位脱氯活性都很强，甚至在格拉斯河沉积物中邻位脱氯活性都有表现，因此在两种沉积物微环境中脱氯过程同时是很好的解毒过程。

表5.4 反应51 周后沉积物微环境的TEQs

*：括号内百分数代表相对于所添加母体多氯联苯的毒性当量所降低的百分比
＊＊：该样品无多氯联苯降解发生，TEQ 和理论TEQ 的微小差异由于实验误差造成

研究认为，致癌毒性主要是由含氯量超过50%的高氯代多氯联苯所导致的［8］。多氯联苯脱氯本身就降低含氯量的过程，从而减少致癌多氯联苯的总量。同时，低氯代多氯联苯比如本研究中作为主要脱氯产物出现的PCB 1（2-CB），PCB 3（4-CB）和PCB 4（2-2-CB）是不能被生物积累的［28］，而且低氯代多氯联苯可以继续通过好氧氧化降解［25］，从而进一步降低生态风险。