以零价铁为电子供体微生物协同作用下的地下水中高氯酸盐去除研究

以零价铁为电子供体微生物协同下高氯酸盐的去除是原位修复地下水高氯酸盐污染的潜在可行的技术。而目前对该项技术的研究多集中在外部因素对还原性能的影响，较少涉及高氯酸盐逐步降解机制。本课题基于国内外微生物协同还原技术的科研成果，通过开展以零价铁为电子供体微生物协同作用下地下水中高氯酸盐去除的研究，以期明确目标污染物的降解途径，构建微生物生长动力学及热力学模型，建立特种微生物酶与高氯酸盐降解中间产物之间的响应关系，解析高氯酸盐还原微生物群落多样性及演绎变化规律与微生态功能之间的联系，探索高氯酸盐逐步还原机理，为高氯酸盐微生物还原技术的发展与提升提供更深层次的指导。主要研究内容包括：（1）高氯酸盐微生物还原性能及降解途径研究；（2）微生物生长动力学及热力学模拟；（3）特种酶生物活性及微生物群落研究；（4）高氯酸盐微生物还原机理探讨。

本研究综合运用光谱学、分子生物学、材料化学、电化学和环境科学的理论知识，（1）考察了相关水化学条件，如零价铁投加量、初始pH等对零价铁联合自养高氯酸盐降解菌去除地下水中高氯酸根的影响；（2）研究了钙离子在零价铁联合高氯酸盐降解菌去除高氯酸盐体系中所起到的作用，并通过对反应前后体系中氯离子浓度的变化，量化了生物降解和物理化学作用在高氯酸盐降解过程中所占的份额；（3）采用电化学方法，将不同阴离子掺杂的PANI修饰到石墨电极上；采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、循环伏安等技术研究了聚苯胺修饰电极对高氯酸根选择性能的影响；（4）采用电化学和微生物相结合的方法，制备了聚苯胺—微生物膜复合阴极用于处理高氯酸盐。采用外加电场的方法，强化高氯酸盐降解菌在复合电极表面的富集；（5）利用循环伏安法，阻抗法，扫描电镜，荧光原位分子杂交（FISH），多聚酶链反应-变性梯度凝胶电泳分析技术（PCR-DGGE）等技术方法表征了生物阴极电化学性能，鉴定了其微生物群落组成。