介绍
1,10 - 二氯癸烷（1,10-Dichlorodecane，简称 1,10-DCD）属于短链氯代石蜡，广泛应用于塑料增塑剂、润滑剂、阻燃剂等领域。其年产量巨大且环境溶解性极低，被归类为难生物降解物质，已在污水处理厂出水、鱼类及海洋生物体内被检出，呈现出显著的环境累积效应和生态风险
图一 1,10-二氯癸烷
降解
降解菌株的分离与鉴定
从德国斯图加特地区的花园土壤中分离获得一株革兰氏阴性好氧细菌，经表型特征分析和 16S rRNA 基因测序鉴定，该菌株属于假单胞菌属（Pseudomonas sp.），命名为菌株 273。其独特之处在于，它是目前已知唯一能以1,10-二氯癸烷为唯一碳源和能量来源生长的微生物，而其他常见烷烃降解假单胞菌（如恶臭假单胞菌、产碱假单胞菌等）均无法利用1,10-二氯癸烷生长。菌株 273 为运动性杆状，具有多根极生鞭毛，在培养基上形成白色至淡黄色的粘性菌落，可产生扩散性荧光色素，最适生长温度为 37℃，生长 pH 范围为 6.0-7.8。
生物降解特性
菌株 273 的降解能力呈现明显的底物特异性和环境依赖性。在底物范围上，它对 C9-C12 链长的α,ω-二氯烷烃降解效率最高，能从 1,5 - 二氯戊烷至 1,12-二氯十二烷等多种氯代脂肪烃中释放化学计量比的氯离子；同时可利用癸烷、十二烷等非氯代烷烃生长，且癸烷培养的细胞无需适应期即可降解1,10-二氯癸烷，表明癸烷与1,10-二氯癸烷可诱导相同的降解酶系统。在环境条件上，降解过程严格依赖氧气，厌氧条件下无脱氯活性；反应体系 pH 需维持在6.2以上，否则会因酸化导致细胞失活；NADH可显著促进降解反应，而金属螯合剂 EDTA 则表现出抑制作用。
降解机制与酶学特性
菌株 273 的脱氯过程由诱导型酶系统催化，其核心机制为氧化脱氯。该酶系统由可溶性组分和颗粒性组分共同构成，严格依赖氧气参与，透析后的提取物需补充 NADH 和 Fe²⁺才能恢复完全降解活性。研究推测，该降解酶可能是一种与烷烃羟化酶结构相似的单加氧酶，既能够催化癸烷等非氯代烷烃的羟基化，也能作用于1,10-二氯癸烷的碳 - 氯键实现脱氯[1]。
光催化降解技术
以二氧化钛（TiO₂）为光催化剂，在 300nm 紫外光照射下（光强 3.6×10⁻⁵ Ein·L⁻¹·min⁻¹），1,10-二氯癸烷可在水相悬浮体系中被高效降解。实验确定的最佳反应条件为：TiO₂浓度 150mg/L，1,10-DCD 初始浓度 240μg/L（接近其水溶解度上限），溶液 pH 为 5.4。在此条件下，15 分钟内1,10-二氯癸烷的降解率可达 62%，且无直接光解和热反应贡献，降解过程符合 Langmuir-Hinshelwood 动力学模型，表明反应主要发生在 TiO₂催化剂表面。
图二 TiO2光催化降解1,10-二氯癸烷的动力学曲线
降解机制与活性物种识别
1,10-二氯癸烷的 TiO₂光催化降解本质是表面介导的氧化反应。研究通过添加不同类型的捕获剂证实，反应的关键活性物种为表面结合羟基自由基（·OHₐₙₛ）：甲醇、碘离子等空穴（h⁺ᵥᵦ）和羟基自由基捕获剂可显著抑制降解，而银离子、铜离子等电子捕获剂对降解速率影响较小；在乙腈溶剂中（羟基自由基生成受阻），1,10-二氯癸烷几乎不发生转化；添加四硝基甲烷（清除游离羟基自由基）后降解率无明显下降，进一步证明表面结合羟基自由基是主要氧化物种。此外，1,10-二氯癸烷需先吸附于 TiO₂表面才能发生降解，70小时达到吸附平衡，且降解速率与吸附程度呈正相关。
反应特性与环境适应性
该光催化体系具有良好的环境适应性，在溶解氧浓度0.03-0.5mM范围内均能保持高效降解，无需额外供氧；过氧化氢的添加对降解有轻微抑制作用，因为其与表面活性位点竞争结合。反应体系中存在的过渡金属离子对降解效果影响各异：银离子可通过促进电子- 空穴分离提升降解速率，而铜离子则因吸附占据活性位点并生成竞争氧化的Cu⁺而抑制降解[2]。
参考文献
[1]WISCHNAK C, L?FFLER F E, LI J, et al. Pseudomonas sp. Strain 273, an Aerobic α,ω-Dichloroalkane-Degrading Bacterium[J]. APPLIED AND ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY, 1998, 64(9): 3507-3511.
[2]EL-MORSI T M, BUDAKOWSKI W R, ABD-EL-AZIZ A S, et al. Photocatalytic Degradation of 1,10-Dichlorodecane in Aqueous Suspensions of TiO?: A Reaction of Adsorbed Chlorinated Alkane with Surface Hydroxyl Radicals[J]. Environ. Sci. Technol., 2000, 34: 1018-1022.