外源電子供體在加速2,4,6-三氯酚生物降解中的作用.pdf

1、氯酚類化合物是一類具有毒性的有機污染物，此類物質在農藥、除草劑、防腐劑的生產等工業(yè)中得到廣泛應用。2,4,6-三氯酚(TCP)易在環(huán)境中殘留，因此帶來了嚴重的環(huán)境問題，危害人類的健康。
　　目前治理該類污染物的主要方法有物理法、化學法和生物法，其中生物降解方法因其具有經濟、無二次污染等特點而引起更多的重視。2,4,6-三氯酚具有很強的毒性，不易被生物降解，因此，單獨的生物降解三氯酚也有一定的局限性。已有研究表明，通過添加易降解的有

2、機物，利用共基質作用來促使難降解有機物的降解速率得到提高。
　　2,4,6-三氯酚屬于難以生物降解的有機物，但是通過添加一些外加電子供體可以加速其生物降解的速率。本實驗通過甲酸、乙酸和苯酚作為外加電子供體添加到三氯酚溶液中，從而不同程度地提高 TCP的生物降解速率，并有效提高三氯酚的礦化程度。在一種折流式內循環(huán)生物膜反應器中進行實驗，為三氯酚的生物降解提供缺氧-好氧交替的反應條件，加快其降解速率。同時對三氯酚生物降解的中間產物進行

3、檢測，分析其生物降解的途徑。實驗結果如下：
　　(1)全程好氧培養(yǎng)和缺氧-好氧交替培養(yǎng)的搖瓶實驗中，混合溶液中的TCP降解菌均呈現(xiàn)不斷生長的趨勢。經過10小時后，三氯酚在缺氧-好氧交替情況下得到完全降解，而在全程好氧的情況下，三氯酚的去除率僅為63％。結果表明三氯酚在缺氧-好氧交替條件下的降解效果更好。
　　(2)由于乙酸含有更多的電子當量數(shù)，因此乙酸對三氯酚生物降解的加速作用大于甲酸，外加相同的電子當量數(shù)相同對提高降解速率

4、的作用基本相同。同樣加入1mM的甲酸和乙酸可以提高TCP生物降解速率66%和88%。這是因為乙酸含有的電子當量數(shù)是甲酸的4倍。加入不同量甲酸和乙酸的實驗表明，加入0.25mM的乙酸加速TCP生物降解速率正好與加入1mM甲酸的效果相當，加入0.5mM的乙酸加速TCP生物速率正好與加入2mM甲酸的效果相當。這表明，電子數(shù)的加入對TCP的生物降解成正比。
　　(3)分別向三氯酚溶液中添加1mM的甲酸、乙酸和苯酚，實驗結果表明，在加入量相

5、同時，乙酸對三氯酚生物降解的加速作用大于甲酸大于苯酚。雖然苯酚含有的電子當量數(shù)大于甲酸和乙酸。通過苯酚與甲酸、乙酸對三氯酚生物降解的加速作用的比較得出，苯酚所提供的大部分電子當量被用于其自身生物降解中的單加氧反應和開環(huán)反應中，僅有不足7%的電子當量數(shù)被用于加速TCP的生物降解。
　　(4)對三氯酚代謝途徑的分析發(fā)現(xiàn)，TCP在生物降解過程中，需要進行還原脫氯反應，以及與分子氧和微生物細胞中的電子載體通過共基質啟動其初始的單加氧反應從

6、而加速其降解速率，并在苯環(huán)上加入羥基–OH。
　　(5)添加甲酸、乙酸、苯酚的混合三氯酚模擬廢水中，混合溶液中COD的減少量高于單獨TCP溶液。說明外加有機物能夠不同程度地增加溶液中COD的去除率，即提高三氯酚在生物降解中的礦化程度。
　　(6)先紫外光照再生物降解的分步降解三氯酚比直接生物降解三氯酚的降解速率更高。推測 TCP的光解過程中，產生的中間產物對生物降解的抑制性較小，可作為外加電子供體存在于TCP生物降解過程中，

7、進一步加速三氯酚的生物降解速率。該規(guī)律可以推廣在工業(yè)和其他實際廢水處理中運用，從而提高含有TCP廢水的處理效率。
　　(7)運用電子平衡的計算定量分析了外源和內源電子供體對TCP和苯酚生物降解反應的影響。易于生物降解的外源電子供體對加速 TCP和苯酚的生物降解，相比所生成的內源電子供體如馬來酸半醛有更大的影響。
　　(8)折流式內循環(huán)生物膜反應器該反應器的可為反應提供缺氧-好氧交替的實驗條件，有效提高了降解效率。為難降解有機