岩溶含水层四氯化碳污染生物修复机理及调控

四氯化碳是地下水中常见的有机污染物。目前国内外尚缺乏有效修复受四氯化碳污染的岩溶含水层技术。受场地环境条件的限制，四氯化碳的自然降解过程缓慢且不彻底，往往导致氯仿等降解物质的的累积。本项目拟通过微环境批实验和渗流槽实验，着重研究不同环境条件下四氯化碳生物降解机理及反应动力学；通过循环井调控系统，控制外源添加物（包括营养物质、pH缓冲剂等）在含水层中的分布，改善微生物的生长过程，提高四氯化碳去除效率，最终建立环境友好型的四氯化碳污染含水层微生物恢复技术。本项目的开展可以为岩溶含水层四氯化碳污染恢复治理提供基础资料和科学依据，提升我国在岩溶地下水有机污染及控制方向的研究和治理技术水平。

四氯化碳是地下水中最常见的有机污染物之一。本项目通过微环境批实验，研究了四氯化碳的厌氧生物降解机理；运用宏基因组学技术，研究了污染源区土壤环境中四氯化碳的微生物代谢途径；基于双重孔隙介质理论，研究了四氯化碳在岩溶含水层中的衰减规律。.1.四氯化碳的厌氧生物降解机理研究：（1）以污染源含四氯化碳废水排污沟底泥为菌源，筛选出了能够降解四氯化碳的微生物；（2）四氯化碳对厌氧降解系统中的微生物具有抑制作用，四氯化碳浓度越高，微生物量越低，当四氯化碳浓度低于0.005%，抑制作用不明显；在含0.001%（v/v）的四氯化碳厌氧降解系统中，发酵性细菌生物量高于硫酸盐还原菌；（3）丰富的有机培养基较贫有机培养基对四氯化碳的生物降解更具促进作用；混种培养比纯种培养对四氯化碳的厌氧生物降解效率更高；.（4）葡萄糖作为共代谢基质比乙酸更有利于四氯化碳的生物修复；（5）电子受体不同，四氯化碳的去除效果不同。混合电子受体条件下四氯化碳的去除率最高，可能是在此条件下微生物种群结构合理，易于共代谢；（6）混合培养条件下，发酵性条件下，乙酸还原条件下，硫酸盐、硝酸盐、Fe3+为电子受体还原环境下，厌氧降解体系中检测到氯仿，由此推断污染源区土壤中四氯化碳的厌氧降解途径之一为：CCl4+（有机质）H(H++e)→CH•Cl3+Cl-..2. 基于宏基因组学的四氯化碳生物代谢途径研究：（1）使用OMEGA公司E.Z.N.A Soil DNA 试剂盒从四氯化碳污染源排污沟渠底泥中抽提基因组DNA，并对抽提的DNA进行1%琼脂糖凝胶电泳检测，结果表明样品DNA符合宏基因组多样性分析PCR实验，样品DNA总量约5μg/g土壤。（2）采用Illumina高通量测序技术，分析了污染源区土壤中可能的微生物物种和功能基因。.3. 双重介质中四氯化碳的衰减特征研究：基于岩溶含水层的异质性特征，将岩溶含水介质划分为满足达西线性流的弥散流（孔隙介质）和不满足达西定律的非线性平流（导管介质），提出了孔隙介质与导管介质交换系数的概念，利用Modflow-DCM（双重介质）模型建立了孔隙介质达西流与导管介质平流的耦合方程，研究了岩溶含水层中四氯化碳的衰减特征。结果表明，岩溶含水层中的四氯化碳污染呈逐年衰减趋势，尤其是北区四氯化碳污染羽缩减趋势明显，到2025时已完全消失。