近日我院环境工程系阎宁副教授在国际著名期刊Bioresource Technology (中科院工程技术类一区的Top期刊，IF=7.539)在线发表了题为：More rapid dechlorination of 2,4-dichlorophenol using acclimated bacteria学术论文。该论文详细叙述了如何有选择性地驯化微生物以实现定向去除2,4-二氯酚(2,4-DCP)中邻位和对位上的氯原子，并加速2,4-DCP的降解和矿化，同时解析了相关作用机理。
在一些工业废水中，常常可以监测到有氯酚类污染物。由于氯酚类污染物具有“致畸、致癌、致突变”的三致危害，已被世界各国列入优先控制污染物名录。本论文以2,4-二氯酚(2,4-DCP)为对象，进行定向脱氯的研究。2,4-DCP的化学结构是在苯酚的邻位和对位上各链接有一个氯离子(如图1所示)。
图1. 苯酚(Phenol)、2,4-二氯酚(2,4-DCP)、4-氯酚(4-CP)和2-氯酚(2-CP)的化学结构
氯酚类化合物的毒性与氯离子密切相关。因此欲去除氯酚的毒性，关键就是要去除苯环上的氯离子。在研究中，首先采用常规的污泥驯化方法，即利用2,4-DCP对污泥进行驯化，然后利用驯化好的活性污泥在厌氧条件下降解2,4-DCP，结果发现邻位上的氯离子相对容易脱除而生成4-氯酚(4-CP)，而对位上的氯离子却很难脱除。为此，又采用4-氯酚(4-CP)进行定向驯化污泥，将驯化好的该污泥与之前驯化好的污泥进行对比，发现对位上的氯离子很容易被去除，形成了2-氯酚(2-CP)。当将两种污泥混合一起对2,4-DCP进行还原脱氯时，邻位和对位上的氯离子可以同时得到有效去除，并很快生成苯酚(Phenol)。由于苯酚的可生化性相对较好，从而使得2,4-DCP的降解和矿化速率明显加快。
借助高通量测序的方法对两种驯化的污泥进行系统发育分析发现，经过4-CP定向驯化的污泥中，一些具有脱氯功能的微生物，比之前用2,4-DCP驯化的污泥，其丰度明显增加，如：Treponema，Blvii28，Dechloromonas和Thauera等，它们的丰度均有明显增加。主要微生物的丰度如图2所示。两种驯化污泥混合进行厌氧还原脱氯的机理如图3所示。
研究还发现，在两种驯化污泥中均发现了Nitrospira(如图2所示)。并且在用4-CP进行定向驯化的污泥中，其丰度达到了3.97%，而2,4-DCP驯化的污泥中其丰度仅有0.70%。Nitrospira一直被认为是典型的亚硝酸盐氧化菌(NOB)，属于自养微生物，通常是在好氧条件下存在的。虽然有人发现Nitrospira可以降解其它有机污染物，但在本研究中，Nitrospira的丰度在定向驯化的污泥中明显增加，说明其具有还原脱氯的功能，这还属于首次被报道。
图2. 4-CP和2,4-DCP驯化的污泥中20个最高丰度菌属的分布情况
图3. 驯化污泥单独或组合降解2,4-DCP的示意图
阅读全文：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852421000778
