图6.5 T-1 组反应0 周(A)和反应24 周后(B)的多氯联苯单体浓度分布,以及0 周和24 周相对变化量(C)
脱氯产物的检出和定量是分析归纳相关脱氯路径和脱氯偏好的要求,也是脱氯反应发生的直接证据。随着脱氯的进行,沉积物微环境中出现的多氯联苯单体由最初添加的9 种母体逐渐增多。图6.5 是反应零点和反应24 周后T-1 组中多氯联苯单体分布的情况。从图中可以看出,9 种多氯联苯母体量减少的同时,生成了若干子代脱氯产物。24 周时生成的主要脱氯产物包括:PCB 1(2-CB)、PCB 2(3-CB)、PCB 25(24-3-CB)、PCB 32(26-4-CB)、PCB 47(24-24-CB)、PCB 49(24-25-CB)、PCB 52(25-25-CB)、PCB 66(24-34-CB)、PCB 90(235-24-CB)、PCB 99(245-24-CB)、PCB 101(245-25-CB)和PCB 102(245-26-CB)。其中PCB 1、PCB 2、PCB 25、PCB 32 和PCB 66 的含量最高。为了明晰形成每种多氯联苯脱氯产物所经历的多氯联苯脱氯路径,研究根据所添加的9 种母体多氯联苯均不会成为其他母体理论上的一代脱氯子产物,从而按照母体的减少与其子产物的增加反向追踪其来源,判断主要的脱氯路径。本研究依照子产物的出现时间及IUPAC 编号排序,将满足下列条件的脱氯子产物归纳入表6.5:(1)自首次出现时间起,在后续采样中亦被检出;(2)检出浓度足以保证子产物存在,而非实验误差造成;(3)子产物与其母体、下一级子产物的出现时间和浓度增减变化相吻合。
表6.5 脱氯代谢产物及其母体和脱氯路径
续表6.5
当脱氯启动时,即3 至6 周,被取代的氯原子绝大部分是邻位氯取代的间位氯原子(OF Meta)、双侧氯取代的间位氯原子(DF Meta)和单侧氯取代的对位氯原子(SF Para)。这说明有侧位氯取代的间位、对位氯原子是最易于脱氯的位置。6 周后,除了上述的脱氯方式外,对位氯取代的间位脱氯(PF Meta)和双侧氯取代的对位脱氯(DF Para)也可以进行。在此阶段9 种PCB 母体全部开始降解,甚至出现PCB 170 的二代、三代子产物,部分母体也出现二代子产物。对比各个单体的初始浓度与最终浓度,可以发现呈现明显积累的5 种PCB 单体PCB 1、PCB 2、PCB 25、PCB 32、PCB 66(PCB 66 是PCB 25 最可能的上一级母体)的共同特点是:联苯环上剩余的氯原子多为无侧位氯取代的氯原子,不论该氯原子是邻位、间位或对位氯原子。这说明当相邻位置存在氯原子时,氯原子被取代的难度会降低,是微生物首选的进攻位置。(www.xing528.com)
在添加了FeOOH 的T-1-Fe 组中,最主要的脱氯路径和PCB 105、PCB 5的降解有关,脱氯的位置在DF Meta、OF Meta 和SF Para。具体脱氯路径见图6.6。事实上,PCB 170 和PCB 114 的脱氯反应也逐渐开始进行。与T-1 组相比,在T-1-Fe 中所观察到的主要脱氯位置和T-1 组中第6 周时首先观察到的脱氯位置相吻合。这说明,FeOOH 的添加虽然延长了脱氯反应的滞后期,减慢了脱氯反应的速率,但并没有改变脱氯的偏好,DF Meta、OF Meta 和SF Para氯原子仍旧是最易于被微生物所利用的。
图6.6 T-1-Fe 组的主要脱氯路径
在培养24 周后,添加了的T-1-S 组所表现出对脱氯的抑制作用要强于T-1-Fe 组。在沉积物微环境中仅检测到PCB 105 和PCB 5 两种单体的脱氯产物(见图6.7)。并且,T-1-Fe 中不同的是,PCB 105 的一代脱氯产物不仅集中出现了间位脱氯产物PCB 66,还集中出现了对位脱氯产物PCB 55。通常来说,相比于间位脱氯,对位脱氯要更难。而在硫酸盐还原条件下,对位脱氯的效果得到显现,该结果和美国哈德逊河、格拉斯河的结果基本一致,与此前报道的硫酸盐对多氯联苯脱氯的影响研究结果也保持一致[91]。这说明,硫酸盐还原条件下,对位脱氯选择性的出现可能是普遍现象,具体代谢机理还有待深入探讨。
图6.7 T-1-S 组的主要脱氯路径
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