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近年来,生物电化学工艺在难降解污染物分解领域发展迅速,已成功实现对偶氮染料、硝基芳香烃、氯霉素等难降解有机污染物的强化还原。三氯乙烯(TCE)和四氯乙烯(PCE)作为典型的挥发性氯代脂肪烃(VCHs),长期存在于环境中并不断积累,造成严重的生态负担和人类健康问题。为寻找问题的解决方案,本研究以VCHs典型代表三氯乙烯(TCE)、四氯乙烯(PCE)为目标污染物,通过建立双室生物电化学系统,阴极接种活性污泥持续培养驯化阴极生物膜,形成具有还原脱氯性能的特异性功能菌群。通过考察对不同类型VCHs在不同电位条件下和不同碳源条件下的分解效果、阴极生物膜功能菌群和基因分布及丰度,探寻生物阴极强化分解VCHs有效手段。研究发现,在-0.26V(vs.SHE)阴极电位条件下,生物阴极能够有效强化还原TCE,PCE,其中PCE分解产生中间产物TCE,并被迅速分解,TCE和PCE分解相应的一级动力学常数k分别为0.16,0.23,分解速率分别是开路生物阴极条件的41倍和45倍;而在非生物阴极反应器中(纯电化学系统),两种VCHs几乎不被分解,进一步证明了生物阴极系统的可生化性及高效性。生物阴极还原分解TCE、PCE以Cis-1,2-DCE为主要终产物。实验将底物从乙酸纳(Acetate)切换为无机碳源(Na HCO3)后,VCHs的分解速率均未发生明显变化,证实电极可作为直接的电子供体参与了微生物还原脱氯VCHs过程。对比不同碳源条件下生物阴极对PCE的强化还原规律发现,PCE的还原脱氯速率快慢与反应器中添加碳源的关系为葡萄糖>乙酸钠>碳酸氢钠,阴极电位为-0.26V,反应时间为24h时,相应的三种不同碳源对应PCE的降解率为99.6%,77.7%,29.5%。有机碳源的存在为微生物的自身生长繁殖提供了足够的能源供应,增强了微生物的胞外电子传递速率,进而促进污染物的还原脱氯效能。影响生物阴极系统还原分解TCE、PCE的功能菌属主要有Lactococcus、Bacillus、Geobacters、Pseudomonas,主要菌属含量随生物阴极培养条件的不同而变。Geobactor是主要的与还原脱氯相关的功能菌属;Lactococcus是主要的电活性功能菌属。电活性菌属含量较高高于还原脱氯菌属,电活性菌属的呼吸作用产生电子为还原脱氯菌提供电子。本研究为生物电化学系统原位修复氯代烃类有机污染物提供思路和方法。