近年来随着经济社会的高速发展,我国主要城市地下水,尤其是浅层地下水均受到不同程度的污染。六六六（HCH）、氯苯类和苯是我国工业场地土壤与地下水中典型有机污染物。该类污染物具有生物蓄积性、（潜在）致癌性,对生态环境和人体健康构成巨大威胁,均被列入我国优先治理污染物名单中。厌氧条件下,六六六的还原脱氯反应可以产生氯苯和苯,氯苯类物质的进一步还原脱氯反应也会导致苯的累积。在实际污染场地中,六六六、氯苯类物质和苯也经常同时被检出。地下水有机污染物的微生物修复具有成本低、对场地扰动小、不存在二次污染等优点,近年来越来越受到重视。地下水环境中氧气含量低,且容易被好氧微生物降解结构简单的有机化合物时消耗。因此对地下水污染,尤其是深层地下水,同时开展六六六、氯苯类和苯的厌氧微生物降解研究更具有实际意义。本文选择六六六（包括四种典型的同分异构体α、β、δ、γ）、低氯代苯类以及苯作为目标污染物,开展厌氧条件下微生物转化降解研究,利用分子生物学技术确定转化功能菌,并以南京六合区某化工污染场地为例,评估场地自然衰减可行性。本研究首次获得了厌氧条件下、稳定地转化α、β、γ、δ-HCH的四组富集菌群,该菌群脱氯速度从240天时的3.3±0.7μM/天增加至595天时的11.9±2.1μM/天,逐渐增加的脱氯速度说明该过程是微生物参与的催化反应。脱氯产物比（苯/氯苯）大小和顺序保持恒定,即:β（0.8±0.16）＞α（0.57±0.13）＞γ（0.13±0.02）＞δ（0.06±0.01）,这与根据其立体化学结构推测的产物及产物比顺序一致。含有偶数个轴向或者水平向氯原子的分子相比于含有奇数个轴向或者水平向氯原子的异构体分子,会产生更多苯,即产物比值更高。16S rRNA基因扩增子测序结果表明,α-和β-HCH富集菌群有相似的细菌群落结构组成,但不同于γ-和δ-HCH的富集菌群。微生物群落结构的不同主要是投喂不同的基质以及时间演替造成,在细菌群落中,相对含量较高的脱氯菌为Geobacter和Dehalobacter,这两个典型的脱氯菌有可能参与到六六六的还原脱氯反应过程中。本文利用南京六合某工业污染场地的土壤和地下水建立氯苯类物质和苯厌氧转化的微宇宙实验。实验条件下,1,2,4-三氯苯（TCB）被以2%/10%/88%的摩尔比还原脱氯至1,2-、1,3及1,4-二氯苯（DCB）,DCBs再进一步脱氯至氯苯（MCB）,最终生成苯,苯最终被矿化为无毒的CO2。16S rRNA基因扩增子测序结果表明,一个未被报道的氯苯类物质脱氯菌Dehalogenimonas在微生物群落中的相对含量从初始时刻＜1%,逐渐增加到16～30%,该过程伴随着1,2,4-TCB、1,2-、1,3-DCBs的还原脱氯反应。qPCR实验验证了该实验周期内Dehalogenimonas 16S rRNA基因数量增加了两个数量级,生长率为3.9±2.1 g细胞/（mol 释放的 Cl-）（N=12）。这些结果说明 Dehalogenimonas 是 1,2,4-TCB、1,2-、1,3-DCBs还原脱氯反应的功能菌。此外,qPCR数据证明了Dehalobacter是1,4-DCB和MCB还原脱氯反应的功能菌,生长率为3.0±2.1 g细胞/（mol释放的Cl-）（N=5）。前人确定的苯降解功能菌δ变形菌纲ORM2菌在微生物群落中的相对含量,从初始时刻＜1%,在379天后,增加至10-20%,后在产甲烷条件下被进一步富集至40-50%,在硫酸根还原条件下被进一步富集至50-60%,证明ORM2是厌氧条件下苯降解功能菌。qPCR数据显示ORM2从最初的104个/mL,逐渐增加至108个/mL菌液,生长率为10~5～10~7个/（μmol消耗的苯）,进一步证明了 δ变形菌纲ORM2是苯降解反应的功能菌。以该污染场地为例,根据美国环保署（EPA）建议的污染场地自然衰减指标,研究地下水中氯苯类及苯污染的自然衰减。评价指标包括:场地水文地球化学参数分析、污染物浓度趋势分析以及微宇宙实验。场地主要污染物是1,2,4-TCB、DCBs、MCB和苯,这些物质在最后一次测量中都降低至国家规定的标准（地下水质量标准2017）。污染物浓度变化趋势符合TCB逐级脱氯反应规律:即反应物1,2,4-TCB浓度随着时间而降低,产物DCBs、MCB和苯浓度随着时间先增加后降低。场地大部分监测井溶解氧浓度＜0.5mg/L,又有甲烷检出,说明地下水的厌氧环境。而地下水中高于背景值2倍的氯离子浓度,则说明可能存在还原脱氯反应。部分监测井中氧化还原电位＜-100mV,也非常有利于还原脱氯反应。综上可知,该污染场地地下水具有原位厌氧微生物自然衰减的条件且很可能正在发生厌氧微生物降解作用。实验室内开展的氯苯类及苯的微宇宙实验研究直接有力地证明了目标污染物的微生物降解,并且确定了氯苯类物质脱氯反应及苯降解的功能菌。根据微宇宙实验的物质及电子守恒计算可知,污染场地地下水中总有机碳（TOC）含量高,可以为氯苯类物质还原脱氯反应提供电子供体。此外,由于原化工厂在硫酸使用过程中的泄露,而导致地下水中硫酸根浓度较高,可为苯的厌氧降解提供大量的电子受体。综合推测,该污染场地中存在足够的电子供体和受体,无需额外进行生物刺激,氯苯类及苯污染物即可以在土著微生物作用下发生自然衰减。