中文摘要：

针对地下水中生物降解高氯酸盐缺乏易调控且活性高的电子供体的难题，以生物易降解化合物为主供碳（电子）原料，调控其成分及性能，制备高活性的电子供体和生物膜载体合二为一的缓释聚合物，使共污染硝酸盐和高氯酸盐作为电子受体被同步去除。项目着力通过调变添加剂成分或不同降解性能的聚合物配比，裁剪缓释材料的生物分解活性、表面孔结构等性质，从内因（生物活性）和外因（微生物与材料的附着位点）两方面提高其活性。本项目立足于材料组成优化、活性提高和微观反应机理探索；主要研究生物酶分解缓释材料提供电子及其与高氯酸盐、硝酸盐之间的相互作用；建立起材料表面组成、体相结构、微生物结构和功能等与降解活性的关联；通过缓释材料和表面生物膜的化学原位表征、生物动态分析，结合宏观反应动力学，揭示高氯酸盐-硝酸盐同步去除的协调作用机制，为设计新型高氯酸盐/硝酸盐电子供体材料、净化地下水质提供科学依据。

结论摘要：

我国存在大量以高氯酸盐为直接产品的化工厂，且是烟火制造和消费的传统大国，地下水中高氯酸盐污染不容忽视；而94%的高氯酸盐污染水体中都存在硝酸盐共污染问题，开发地下水中高氯酸盐、硝酸盐同步去除技术具有重要的研究价值和社会意义。本项目以生物易降解化合物（淀粉、聚β-羟基丁酸PHB）作为主供碳原料，通过共聚（淀粉基聚酯颗粒S-PBS）、共混（聚乙烯醇PVA聚合物）、高效催化剂合成（聚己内酯PCL）、改性优化（PHB与PCL共聚物PHB-CL）等技术手段获得了系列高生物活性的缓释聚合物，形成了电子供体和生物膜载体合二为一的协同作用，实现了高氯酸盐和硝酸盐同步代谢的生物降解活性调变。模拟实际污染地下水环境，选用S-PBS为固体碳源，驯化挂膜，调变地下水流参数，系统考察了生物缓释碳源同步净化水中高氯酸盐和硝酸盐的效果。在S-PBS生物膜反应体系中，只要碳源充足，反硝化和高氯酸盐降解过程会同时进行，硝酸盐对高氯酸盐降解没有直接抑制作用，反应过程中无亚硝酸盐积累，水温对反硝化过程影响不大，对高氯酸盐降解有相对较大影响，S-PBS表面发育成致密的生物膜，可以承受进水pH、DO较大的变化。运用IR光谱、SEM技术研究生物膜发育前后缓释材料表面形貌和化学性能变化，确认了固体碳源被生物酶分解提供电子（主要为含醇类官能团、甲基单体等），使得高氯酸盐和硝酸盐作为电子受体得以同步去除；进而利用DGGE、克隆测序技术获得了以反硝化菌、高氯酸盐降解菌为主的生物膜混合菌群内的高活性生物酶，这一关键技术解决了高氯酸盐-硝酸盐复合污染实际地下水环境中复杂的生物净化推测历程，对于解释污染物生物降解机理起到了支撑作用；结合宏观反应动力学，证实了S-PBS生物缓释碳源同步去除水中高氯酸盐和硝酸盐的活性降解作用机制。