基于UC-1构建地下水中三氯乙烯的厌氧脱氯优势降解菌群

本项目立足于地下水氯代烃污染物三氯乙烯（TCE）的厌氧生物降解技术，研究厌氧脱氯菌群UC-1对TCE的降解特性与脱氯反应机理，通过量化功能基因tceA的mRNA / DNA的变化，从分子水平上考察环境因子对菌群UC-1降解功能基因tceA活性的影响，由此获得的基础数据将指导工程实践中对厌氧脱氯菌群生态位的调控，以达到最大限度的提高代谢活性、降解速率和群落适应性。通过调控环境因子的最优水平，基于菌群UC-1在UASB反应器中构建厌氧脱氯优势降解菌群，研究厌氧脱氯菌群及群落动态变化,为我国地下水的修复提供技术支持。因此，具有重要的研究意义和应用价值，同时研究也为地下水生物修复和持久性有机污染物POPs的微生物降解研究打开新思路。

本项目立足于最具有代表性的地下水氯代烃污染物-三氯乙烯（TCE），着重开展有关厌氧生物强化微生物，即能将TCE完全转化为乙烯的菌群的研究。研究内容主要涉及菌群UC-1对TCE的脱氯机理及降解特性研究、UC-1降解TCE的影响因素分析、以及基于UC-1在UASB中构建TCE的厌氧脱氯优势降解菌群等多个方面，主要成果如下：.菌群UC-1中含有tceA降解基因。加入TCE后，tceA的表达量增加了3-4个数量级，但是tceA表达量的增加率与TCE降解产物的生成率并不一致。研究表明：tceA的活性与温度和pH值之间有很强的相关性；随着维生素B12浓度的增加，TCE的降解率也逐渐提高；同时tceA的活性与维生素B12浓度之间有很强的相关性；腐殖酸（HA）和100μmol/L蒽醌-2,6-磺酸钠（AQDS）可以作为电子穿梭体，加速TCE的降解，而HA和AQDS对tceA的活性没有影响。.根据DGGE图谱，推测UC-1降解TCE的机制为：Acetobacterium、Aminobacterium和Thermanaerovibrio均通过发酵作用，为Dehalococcoides ethenogenes 195提供电子，Desulfovibrio通过硫酸盐的还原作用，使菌群UC-1始终处在严格的厌氧环境中，Dehalococcoides ethenogenes 195将TCE逐步降解为VC和ethene。.通过培养和驯化手段，在不同TCE浓度下，成功驯化出能够有效降解TCE的活性污泥。HRT的缩短会给UASB工艺带来一定的冲击作用，各项指标都有所下降，对TCE处理效能也有一定的影响，尤其是在HRT=5h的情况下更为严重。随TCE负荷的增加，TCE的去除率保持在90%以上，具有良好的去除效果，说明用UASB反应器处理TCE是可行的。得到的UASB工艺的最佳运行条件为：HRT为20h，温度为32oC，进水pH为7.2。应用UASB工艺处理TCE的过程中，最终形成了以Lactococcus、Eubacterium、Dehalobacter、Dehalococcoides、Aequorivita和Thermanaerovibrio为主要菌群的顶极群落。Dehalobacter、Dehalococcoides和Mesotoga含有脱氯功能基因，可以进行还原脱氯作用，是主要的功能微生物。