趙慧敏 陳景文 全燮 楊鳳林 嚴佳
大連理工大學環(huán)境科學與工程學院

　　前　言：

　　雖然DDT(主要是p,p＇-DDT--2,2-二（對-氯苯基）-1,1,1-三氯乙烷)是一種廉價高效的合成殺蟲劑，但是研究表明它和它的代謝產(chǎn)物是內(nèi)分泌干擾物^[1-2]。由于它在環(huán)境中理化性質(zhì)非常穩(wěn)定，易在水沉積物中積累，難分解，使得在地球的任何角落都可以發(fā)現(xiàn)DDT的蹤跡^[2，3]，因此美國環(huán)境保護總局將其列入優(yōu)先控制污染物名單中^[4]。
　　實測表明，遼河水沉積物經(jīng)常處于缺氧狀態(tài)。不同的外加碳源對p,p＇-DDT在遼河沉積物中的缺氧生物降解行為的影響不同^[5]，而本文采用了不同濃度的碳源，旨在尋找合適的碳源濃度，改善p,p＇-DDT的生物降解性，為環(huán)境的生物修復提供科學依據(jù)。

　　研究方法：

　　在100ml磨口三角瓶中依次加入11ml去離子水，2ml無機鹽溶液（K₂HPO₄和KH₂HPO₄均為0.0022mol/L， MgSO4·7H2O為0.0002mol/L），0－5ml 0.5mol/L的碳源物質(zhì)（丙酸鈉或乳酸鈉）溶液，用相應體積的去離子水控制所有瓶內(nèi)的液體體積相等。然后準確加入20μl 500mg/L的p,p＇-DDT異辛烷溶液，10.0g沉積物，則每個三角瓶內(nèi)p,p＇-DDT濃度為1μg/g，加入10ml接種菌液(接種污泥取自大連金州某堆糞池，用時按接種污泥：去離子水=1：10（質(zhì)量比）稀釋，攪拌均勻后靜置0.5h，則上清液攪拌均勻后為接種菌液。)。將三角瓶常溫下置于恒溫搖床上振蕩2h（搖速為200r/min），然后連續(xù)吹入氮氣5min（N2出口壓力為0.65MPa ），立即加塞，用聚四氟乙烯生料帶密封，置于恒溫培養(yǎng)箱（溫度22±1℃）中培養(yǎng)。定期取樣分析。
　　將待測樣品（兩個平行樣）中加入40ml有機萃取劑（石油醚 ：丙酮 = 1 ：1，體積比），在恒溫搖床上室溫振蕩2h（搖速為200r/min），然后超聲萃取0.5h，離心分離15min（轉速為6000r/min），將上清液用去離子水萃取二次。有機相經(jīng)無水硫酸鈉脫水后定容至50ml，用HP6890GC氣相色譜儀和HP6890GC-MS儀進行定量、定性分析。
　　HP6890氣相色譜儀和HP6890GC-MS的操作條件為：采用不分流進樣；載氣為He；氣化室溫度為250℃；爐溫采用程序升溫；檢測器溫度為350℃。進樣量1μl。

　　結果與討論：

　　本實驗中對沉積物中DDT的提取采用超聲波萃取法代替了傳統(tǒng)的索氏提取法。該方法具有較好的穩(wěn)定性和可靠性，并且節(jié)約時間和溶劑。5次平均的回收率為84.6%，標準偏差為2.2%，相對標準偏差為2.0%，能夠滿足試驗的要求。
1．不同濃度的丙酸鈉對p,p＇-DDT缺氧脫氯的影響

表1.不同濃度丙酸鈉對遼河沉積物中p,p＇-DDT生物缺氧脫氯的影響 外加丙酸鈉體積（ml） 準一級反應動力學方程* 相關系數(shù)R2 0 y=-0.0082x+7.0916 0.9678 0.5 y=-0.0111x+6.9078 0.8969 2 y=-0.0355x+6.9078 0.9454 3 y=-0.0411x+6.9078 0.7702 5 y=-0.1023x+7.1512 0.9638

y--DDT殘余濃度的自然對數(shù)；x--時間，天。

　　試驗結果表明，遼河沉積物中p,p＇-DDT的在外加丙酸鈉的情況下，缺氧降解均符合準一級反應動力學（在α<0.05的水平下顯著），其缺氧降解速率分別為：k0=0.0082d-1，k0.5=0.0111d-1，k2=0.0355d-1，k3=0.0411d-1，k5=0.1023d-1，詳細結果見表1。
　　由實驗結果可以看出，外加丙酸鈉可以明顯促進p,p＇-DDT在遼河沉積物中的缺氧生物降解，在外加丙酸鈉體積為0－5ml的試驗條件下，以外加5ml的結果最好，比不外加碳源的情況提高了10倍以上，p,p＇-DDT的缺氧降解過程中濃度的變化見圖1?？梢哉J為體系中的微生物在利用較易降解的外加碳源物質(zhì)為初級能源物質(zhì)進行生長代謝的同時，代謝了沉積物中的p,p＇-DDT，從而提高了p,p＇-DDT的缺氧降解性。同時，從圖1可以看出外加碳源濃度的重要性，外加5ml丙酸鈉可以提供充足的初級能源，使p,p＇-DDT的缺氧降解的速度一直較快；而外加丙酸鈉小于5ml的情況下，可能由于一段時間后初級能源物質(zhì)的不足，后續(xù)的p,p＇-DDT降解有所減慢，從而整個過程的p,p＇-DDT生物脫氯降解速率小。
2．不同濃度的乳酸鈉對p,p＇-DDT缺氧脫氯的影響
　　試驗結果表明，遼河沉積物中p,p＇-DDT的在外加乳酸鈉的情況下，缺氧降解均符合準一級反應動力學（在α<0.05的水平下顯著），其缺氧降解速率分別為：k0=0.0082d-1，k3=0.0561d-1，k5=0.0917d-1，詳細結果見表2?？梢?，不同濃度的乳酸鈉對遼河沉積物中p,p＇-DDT的缺氧脫氯的影響與丙酸鈉相似。而在同樣加入5ml的情況下，丙酸鈉的效果較好。

表2.不同濃度乳酸鈉對遼河沉積物中p,p＇-DDT生物缺氧脫氯的影響 外加乳酸鈉體積（ml） 準一級反應動力學方程* 相關系數(shù)R2 0 y=-0.0082x+7.0916 0.9678 3 y=-0.0561x+6.9078 0.8047 5 y=-0.0917x+6.6730 0.8780

y--DDT殘余濃度的自然對數(shù)；x--時間，天。

3． 反應產(chǎn)物
　　根據(jù)GC-MS的鑒定結果，無論采用何種外加碳源，不論其濃度如何，p,p＇-DDT在遼河沉積物中缺氧生物降解的產(chǎn)物都是p,p＇-DDD和p,p＇-DDE，其中生成的p,p＇-DDD較多，并且在p,p＇-DDT降解的后期，p,p＇-DDD開始略有降解。

結　論：

　?。?）在缺氧情況下，遼河沉積物中p,p＇-DDT還原脫氯行為遵循準一級反應動力學。在外加碳源（丙酸鈉和乳酸鈉）0－5ml的試驗范圍內(nèi)，所加入的碳源濃度越大，遼河沉積物中的p,p＇-DDT還原脫氯速度越快；在同樣加入5ml碳源的情況下，外加丙酸鈉的效果較顯著。
　?。?）遼河沉積物中p,p＇-DDT的缺氧降解的主要產(chǎn)物是p,p＇-DDD，并產(chǎn)生少量的p,p＇-DDE；p,p＇-DDD在p,p＇-DDT的缺氧降解的后期發(fā)生降解。

參考文獻：

　　[1] Smith A G. How toxic is DDT[J]? The Lancet, 2000, 356(6): 267-268.
　　[2] Fedorov L A. Pesistent organic chemicals in the former Soviet Union[J]. Environmental Pollution, 1999, 105(3): 283-287.