导 读
浙江大学何艳团队在Critical Reviews in Environmental Science and Technology（CREST，《环境科技评论》）期刊发表题为“厌氧环境下氯代污染物还原降解和产甲烷过程协同共存：系统综述和荟萃分析（Promoted reductive removal of chlorinated organic pollutants co-occurring with facilitated methanogenesis in anaerobic environment: A systematic review and meta-analysis. DOI: 10.1080/10643389.2021.1886890; Published online: 26 Feb 2021）”的综述。氯代污染物（Chlorinated organic pollutants，COPs）由于其高毒性、难降解性和生物积累性，对人体和生态环境造成持续威胁。厌氧环境下微生物介导的还原降解被认为是去除COPs的环境友好途径，通常与另一个厌氧环境下常见的产甲烷过程伴生。快速修复COPs的愿望以及对温室效应和生物甲烷能源的日益关注带来了对实现两个过程共同调节可能性的思考。本研究全面分析了该领域的研究现状、热点；整合了COPs还原降解和产甲烷的化学特征；探究了两个还原过程的共存关系及潜在耦合机制，研究成果阐述了关注与COPs环境修复伴生的产甲烷过程的重要性，为实现协同调控COPs还原降解以及甲烷排放提供了基础数据支撑。
图1 图文摘要研究现状和研究热点：本研究收集并整理了发表在1990年至2019年的68篇文章共338组数据。尽管COPs已禁用超过40年，其仍可以在土壤、沉积物、水体等环境中检出（图2A），COPs还原降解及伴生的产甲烷过程这一研究方向在世界范围得到大量关注，其中五氯苯酚（pentachlorophenol；PCP）、多氯联苯（polychlorinated biphenyl；PCBs）和六氯苯（hexachlorobenzene；HCB）是主要关注污染物，“生物降解（biodegradation）”、“发酵（fermentation）”和“厌氧消化（anaerobic digestion）”是主要关注过程（图2B）。研究的方向主要集中在探究：（1）COPs添加对产甲烷生物反应器稳定性的影响；（2）同时实现COPs生物降解和生物沼气生产的条件；（3）电子转移的路径和速率；（4）产甲烷菌在COPs还原降解过程中的响应。图2 部分地区COPs浓度（A）和研究方向关键词共线网络（B）COPs还原降解/产甲烷过程的化学特征：随后本研究运用meta-analysis，提取并整合所有数据，污染物包括DCM，CTC，PCE，TCP，PCP，HCHs，HCB，chlordane，DDT和PCBs，厌氧生境包括沉积物、砂壤土、培养基、渗滤液、红树林土壤、颗粒活性污泥、湿地等（图3）。结果表明COPs还原降解和产甲烷过程整体上都表现出正向促进，但在培养时间、COPs添加浓度等亚组中变化不同。COPs添加浓度和培养时间是影响COPs还原降解的主要环境因子；COPs类型和COPs添加浓度则是影响产甲烷过程的主要环境因子。图3 COPs还原降解和产甲烷过程在不同组中的标准平均差值COPs还原降解和产甲烷协同共存：最后本研究运用线性模型分析，发现COPs还原脱氯和共存的产甲烷过程表现出正向协同（p < 0.05），即COPs快速还原和加速的产甲烷耦合发生（图4）。厌氧环境下COPs还原所需还原电位和产甲烷所需还原电位值重叠，证明了协同耦合的理论基础。一些产甲烷菌如Methanosarcina、Methanobacterium、Methanomassiliicoccus可利用自身代谢，通过H2、维生素B12等中介体辅助脱氯微生物还原COPs，或通过调控电子流向、营养物（碳源）参与还原，或利用自身的次生代谢产物介导生物或非生物还原降解。
图4 COPs还原降解和产甲烷过程的相关性（A）及环境因子的影响（B）
本研究是关注COPs还原降解与共存的产甲烷过程这一研究方向的第一篇综述，对COPs环境行为的再认识、产甲烷过程的协同调控提供了新的思路。在污水处理工艺中，尽管COPs的存在干扰了厌氧消化反应器的稳定和运行，COPs还原降解和产甲烷过程正向促进这一结果为开发同步地COPs快速降解协同沼气生产的新策略奠定了基础，而在COPs污染土壤中，这一结果的发现提醒我们关注作为温室气体重要的源和汇的淹水土壤中甲烷排放，为后续实现COPs污染加速自净协同温室气体减排的环境条件的探究提供了科学理论支撑。成洁，浙江大学土水资源与环境研究所在读博士生，研究方向为利用微生物电化学技术实现氯代有机污染物的高效环境修复。通讯作者：
何艳，博士，教授，博士生导师，浙江大学土水资源与环境研究所所长，教育部首批青年长江学者，国家万人计划“青年拔尖人才”，国家自然科学优秀青年基金和全国百篇优秀博士学位论文获得者，十三五国家重点研发计划项目首席科学家，现担任中国土壤学会土壤化学专业委员会副主任、教育部污染环境修复与生态健康重点实验室副主任等学术职务，兼任《Soil Science Society of America Journal》副主编（Soil Chemistry Division）、以及《Journal of Soils and Sediments》《Soil Ecology Letters》《土壤学报》编委等。主要从事土壤环境化学与生物化学、土壤环境污染控制方向的研究工作，作为主要完成人的科技成果获得2016年度国家科学技术进步二等奖，近年来在Soil Biol Biochem、Environ Sci Technol、ISME J等土壤和环境科学领域的国际主流刊物上发表高质量SCI论文近百篇，获得授权国家发明专利8件，主著/编中、英文学术著作各1部。
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