城市污水处理厂中2,4,6-三氯苯酚生物甲基化及2,4,6-三氯苯甲醚形成机制研究

针对污水处理厂出水异味问题，研究人员通过长期监测A2O工艺中2,4,6-TCP与2,4,6-TCA的转化规律，发现2,4,6-TCA浓度持续超嗅觉阈值，其形成与微生物介导的甲基化及季节性因素相关，商业区污水贡献更高浓度前体物。研究为污水异味控制提供了源头削减和工艺优化新思路。

　　

城市河流中污水处理厂排放的尾水占比日益增高，但伴随而来的异味问题长期困扰着环境管理者。2,4,6-三氯苯甲醚(2,4,6-TCA)作为典型致嗅物质，其浓度在东京部分污水处理厂出水中可达11 ng/L，远超0.1-2 ng/L的嗅觉阈值。这种具有霉味的化合物不仅影响水体感官，还可能通过食物链影响如香鱼(Plecoglossus altivelis)等水生生物品质。更棘手的是，其前体物2,4,6-三氯苯酚(2,4,6-TCP)在污水系统中的来源和转化机制始终成谜。

为破解这一难题，Ei Ogata等研究者对采用阶梯进水厌氧-缺氧-好氧(A₂O)工艺的东京某污水处理厂(WWTP-A)展开为期14个月的追踪。通过气相色谱-质谱(GC-MS)和扩增子测序等技术，首次系统揭示了2,4,6-TCA在污水处理过程中的动态形成规律及其微生物驱动机制，相关成果发表于《Journal of Hazardous Materials》。

关键技术方法

研究团队采集WWTP-A工艺段(含8个采样点)及周边泵站污水样本，采用顶空气相色谱-质谱(HS-GC-MS)分析2,4,6-TCA，固相萃取衍生化-GC/MS检测2,4,6-TCP。通过16S rRNA和ITS1测序解析活性污泥微生物群落，并开展批次实验模拟氯消毒过程中2,4,6-TCP的生成。

主要研究结果

3.1.1 2,4,6-TCP与2,4,6-TCA的赋存特征

最终沉淀池出水的2,4,6-TCA浓度(2.4-8.6 ng/L)始终超阈值2.8倍。好氧区呈现典型的"2,4,6-TCP下降、2,4,6-TCA上升"转化趋势，冬季厌氧区也出现显著转化现象。摩尔浓度计算显示仅27%的2,4,6-TCP转化为2,4,6-TCA，暗示存在挥发或降解途径。

3.1.2 浓度季节性变化

夏季(8-9月)出水2,4,6-TCA浓度最低，与水温显著负相关(r=-0.67)。冬季厌氧区转化活性增强，可能与Fusarium等真菌的厌氧代谢能力有关。

3.1.4 微生物群落关联性

活性污泥中检出Mycobacterium(≥0.85%)、Acinetobacter等甲基化细菌，以及Trichoderma asperellum、Fusarium solani等转化真菌。优势菌Saprospiraceae虽占比8-11%，但未见甲基化功能报道。

3.2.1 污水系统溯源分析

商业区泵站(Pump-B)污水2,4,6-TCP浓度(48-67 ng/L)显著高于居民区。10 mg/L游离氯可使初级沉淀池进水2,4,6-TCP浓度从26 ng/L激增至109 ng/L，提示三氯生等酚类物质的氯化反应是重要来源。

研究启示

该研究首次阐明A₂O工艺中2,4,6-TCA的三重生成路径：好氧/厌氧生物转化、冬季特异性转化、及氯消毒副反应。提出通过控制商业区酚类排放、优化曝气策略、调控Mycobacterium/Trichoderma等功能菌群来削减异味。特别值得注意的是，研究揭示了被忽视的污水管网"隐形工厂"效应——氯消毒过程可能在污水抵达处理厂前就生成大量前体物。这些发现为全球面临污水回用挑战的城市提供了关键技术支撑，也为解析氯酚类污染物在复杂环境介质中的迁移转化提供了新模式。