洪湖沉积物中有机氯农药的厌氧降解动力学

洪湖沉积物中有机氯农药的厌氧降解动力学关键词：沉积物;有机氯农药;厌氧降解;洪湖AnaerobicDegradationKineticsofOrganochlorinePesticidesfromSedimentsofHonghuLake〔1.CollegeofResourcesandEnvironmentalEngineering，WuhanUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430081，China;2.StateKeyLaboratoryofBiogeologyandEnvironmentalGeology，ChinaUniversityofGeosciences，Wuhan430074，China〕Keywords：sediment;organochlorinepesticides;anaerobicdegradation;Honghu有机氯农药是典型的持久性有机污染物，微生物降解是其在自然条件下转化和消除的主要途径。但是，由于氯取代基的存在，使这类化合物的生物降解性较低，毒性增大，且在好氧条件下极难被生物降解。据研究，在厌氧条件下，很多氯代有机物的生物降解性均有所进步[1]，而天然水沉积物经常处于缺氧状态下，因此在沉积物中，生物的缺氧脱氯作用是氯代有机污染物最重要的代谢方式。目前，在氯代有机污染物进展厌氧脱氯研究中，多以多氯联苯[2，3]和氯代直链脂肪烃[4]等为目的。在有机氯农药研究过程中，主要讨论人为控制的条件下，添加碳源、化学复原剂等对其降解的影响[5，6]。但是，关于在多种有机氯农药共存的天然状态下，尚未涉及有机氯农药在水体沉积物中的厌氧降解动力学行为和转化规律的研究。本试验主要研究洪湖沉积物中的有机氯农药在自然状态下的缺氧脱氯降解行为，在一定程度上提醒有机氯农药在天然水体沉积物中的转化规律，重新认识有机氯农药在天然水系统中的转化和环境风险性，并为进一步研究水体沉积物中有机氯农药污染的生物修复提供理论根据。1材料与方法1.1厌氧降解试验2结果与分析2.1沉积物中有机氯农药的厌氧降解特征厌氧条件下沉积物中有机氯农药的含量变化如表1所示。由表1可知，随着降解时间的延长，沉积物中大多数有机氯农药的含量出现不同程度的降低。其中比较明显的为？酌-HCH、p，p′-DDT及o，p′-DDT，在厌氧试验的第40天，即第一次采样时，这些化合物在沉积物中的含量已经低于检测限度。其主要原因有两点，①这些化合物相对较容易降解;②另外这些物质本身在沉积物中的含量比较低。大量研究说明[7]，与其他类型的有机氯农药比照，这几种化合物更易降解，因此假设无新的输入，这几种化合物在各大水体沉积物中的含量均较低。β-HCH的含量变化趋势不明显，在整个试验期内根本未降解。β-HCH分子构造中所有氯原子均处于碳架的平面上，使得其相对其他异构体物理性质更加稳定，更难被微生物降解[8，9]。另外，p，p’-DDD的含量不降反升。因上述几种有机氯农药的含量变化太小，在此不作详细讨论。其他有机氯农药的生物降解率曲线如图1所示。由图1可知，沉积物中的有机氯农药在天然状态下的降解过程极为缓慢。其降解速率的顺序大致为：α-氯丹α-HCHHCBp，p′-DDE。其中，α-氯丹降解速率稍快，在4个月内，降解率将近到达80%。而p，p′-DDE的降解速率那么非常缓慢，在4个月内，降解率不到10%。众多研究说明，脱氯是氯代有机化合物生物降解的关键步骤[10]。在厌氧微生物作用下，氯代有机物上的有机氯首先得到电子，然后从苯环上脱下来，发生复原脱氯反响。在这一过程中，化合物本身的氧化复原电势起关键作用。此外，化合物本身的空间构造对反响的进展也有一定影响。不同的多氯代有机物，因其具有不同的氧化复原电势和空间构造，所以生物降解速率明显不同[11]。2.2厌氧降解动力学3结论在厌氧条件下，沉积物中的大部分有机氯农药均可缓慢降解。其中降解较明显的有？酌-HCH、p，p′-DDT及o，p′-DDT，降解最慢的为β-HCH。参考文献：[4]BOOPATHYR.Anaerobicbiotransformationofcarbontetrachlorideundervariouselectronacceptorconditions[J].BioresourceTechnology，2002，84〔1〕：69-73.[5]YAOFX，JIANGX，YUGF，etal.Evaluationofaccelerateddechlorinationofp，p’-DDTinacidicpaddysoil[J].Chemosphere，2006，64〔4〕：628-633.[6]NAGPALAV，BOKAREAD，CHIKATERC，etal.Reductivedechlorinationof？酌-hexachlorocyclohexaneusingFe-Pdbimetallicnanoparticles[J].JournalofHazardousMaterials，2021，175：680-687.[8]SUNJ，FENGJ，LIUQ，etal.Distributionandsourcesoforganochlorinepesticides〔OCPs〕insedimentsfromupperreachofHuaiheRiver，EastChina[J].JournalofHazardo