图1.不同处理体系微生物与水化学参数的相关性热图

图2.反应后纳米ZVI-生物刺激耦合体系中铁颗粒的 SEM-EDS及其对应的HRTEM表征结果

图3.SO₄²⁻对ZVI耦合生物刺激降解1,1,2-三氯乙烷的作用机理示意图

图4.论文发表期刊、题目、作者等信息

氯代脂肪烃（CAHs）污染是当前国内地下水风险管控面临的主要挑战之一，此类污染物作为一种致密非水相液体，极易穿透包气带迁移至深层土壤和地下水，对人居环境和饮用水源地产生较大安全风险。不同类型CAHs的首选还原脱氯机制存在差异，氯代烷烃（主导机制-直接电子转移）的脱氯速率通常低于氯代烯烃（可通过活性氢还原、直接电子转移或颗粒吸附等多重途径加速降解），成为CAHs污染地下水治理的难点。

零价铁(ZVI)-生物刺激耦合是有效控制地下水CAHs污染的常用策略之一。该技术得益于化学和生物过程的协同增效，不仅可显著加快生物脱氯的启动，且有效利用了ZVI固有的还原能力。然而在实际场地应用过程中，含水层环境条件的异质性往往会导致修复策略的脱氯效率和产物分布存在差异。

硫酸根（SO₄^2-）作为地下水中的丰量离子，其浓度水平远超CAHs污染水平，中国生活饮用水及 III 类地下水质量标准将 SO₄^2-浓度限制在 250 mg/L 以下，在工业发达城市、矿区等人类活动明显区域，地下水中SO₄^2-浓度可高达数百甚至上千mg/L。 对于不同SO₄^2-浓度的污染地下水，ZVI-生物刺激耦合技术对氯代烷烃的脱氯效率如何？不同粒径零价铁参与的耦合体系是否存在差异？潜在机制是什么？针对这些实际应用问题，北科院资环所土壤环境研究中心研究团队以难降解氯代烷烃—1,1,2-三氯乙烷作为模式污染物，通过接种长期受氯代乙烷污染的实际含水层土壤，建立了不同浓度SO₄^2-条件下的批量微观模拟实验。通过单一体系与耦合处理体系的脱氯效率和产物产率、微生物与环境参数的相关性、ZVI的微观结构及微生物的演替规律分析，综合揭示了不同粒径ZVI-生物刺激耦合体系中脱氯效率存在差异的关键。

研究发现，与不同SO₄^2-浓度下的单一处理体系相比，耦合体系对1,1,2-三氯乙烷的降解速率提升了1个数量级。而在缺乏专性脱卤呼吸菌的环境条件下，主要产物VC的快速完全脱氯仍具挑战。SO₄^2-随浓度变化动态改变了ZVI的硫化程度和微生物间的相互作用，从而影响耦合体系中主导脱氯途径和生物脱氯效率，导致随SO₄^2-浓度升高，微米ZVI耦合体系中无氯产物消失、脱氯效率降低。而纳米ZVI耦合体系中，得益于纳米尺寸效应固有的高反应性，适宜的SO₄^2-环境条件仍展现出对VC深度脱氯的持续促进。此外，SO₄^2-浓度过高则会导致ZVI硫化包覆层的剥落，这一过程是致使微米和纳米ZVI耦合体系在脱氯效率和脱氯程度的变化趋势上存在差异的关键。由此可见，选用ZVI-生物刺激耦合技术进行实际修复时，应根据CAHs种类、含水层土著微生物类型及环境参数等场地条件慎重选择铁还原颗粒。研究结果为耦合技术的最佳应用场景和参数优化提供了科学支撑，有助于实现低成本的环境安全控制。

本研究得到了国家自然科学基金、北科院优秀青年人才及北科青年学者项目资助，并以“Reductive dechlorination of 1,1,2-trichloroethane in groundwater by zero valent iron coupled with biostimulation under sulfate stress: Differences and potential mechanisms”为题发表于Environmental Research期刊（JCR一区，影响因子7.7），如图4所示。北科院资环所土壤环境研究中心吴乃瑾研究员为本论文的第一和通讯作者，李培中研究员为共同通讯作者。

(吴乃瑾 文/图)