四溴双酚A (Tetrabromobisphenol A,简称TBBPA)是一种使用最广泛的溴代阻燃剂,应用于电子电器、塑料、纺织、建筑装潢等材料与产品中。TBBPA在许多国家生产,并被允许在全球范围内使用。目前,在大气、水体、土壤、污泥、沉积物、生物体及人体中均检测到TBBPA。已有研究表明,TBBPA具有内分泌干扰活性、细胞毒性和神经毒性,作为氧化压迫诱导物对动植物造成不利影响。TBBPA在某些环境中具有持久性有机污染物的特征,可以在环境中长期存在,从而对生态环境和人体健康造成危害。TBBPA已成为国际上关注的重要环境污染物之一。TBBPA可以通过多种方式积累到土壤中,使得土壤成为TBBPA在环境中主要的汇。污水处理厂活性污泥中高浓度的TBBPA以施肥的方式被带入到农田中,导致TBBPA从污水处理系统到土壤环境介质的迁移。TBBPA在污泥中和土壤环境中的归趋对其环境风险有决定性作用,然而有关TBBPA在活性污泥和土壤中的降解及其代谢产物,以及形成的结合态残留的研究鲜有报道,对TBBPA在土壤和污染中的好氧降解转化产物的研究十分有限。本论文利用C-14放射性示踪技术,研究了TBBPA在好氧土壤中的归趋和代谢及其形成结合态残留的机制；在活性污泥中的降解转化及氨氧化微生物对降解所起的贡献,探讨了TBBPA的代谢途径。所得的主要结论如下：(1)将一种烷基酚降解菌Sphingomonas sp. strain TTNP3添加到被TBBPA污染的土壤中,研究了其对土壤的生物修复作用。结果表明,经过20天的好氧培养,TBBPA能够在土壤泥浆中得到降解转化,同时伴随着TBBPA的矿化及其结合态残留的形成。虽然细菌TTNP3不能利用TBBPA作为唯一碳源生长,其却能够以代谢补偿的机制,明显促进TBBPA在好氧土壤泥浆中的降解转化。在未添加细菌TTNP3的土壤泥浆中检测到了6种TBBPA代谢物；而在添加TTNP3的情况下,检测到的TBBPA代谢物增至9种。其中,TBBPA单甲基醚(MeO-TBBPA)和一羟基三溴双酚A (HO-triBBPA)仅能够在添加细菌TTNP3的土壤泥浆中检测到。根据所检测到的代谢物,推断出TBBPA在土壤泥浆中有四种代谢途径,即TBBPA分子经氧化结构重排、TBBPA分子的O-甲基化、Ⅱ型原位取代(TBBPA分子经C-4位置的羟基化,使得连接苯环碳和α-季碳之间稳定的C-C键断裂)和TBBPA分子的还原脱溴。(2)硝化活性污泥对TBBPA降解转化的研究结果显示,在培养31天后,TBBPA的降解半衰期为10.3天,同时其矿化量达到相对于初始放射性量的17%。检测到TBBPA在硝化活性污泥中生成12种代谢物,其中包括单环化合物、MeO-TBBPA和硝代产物。当氨氧化活性抑制剂烯丙基硫脲(ATU,50 mg/L)添加到硝化活性污泥中时,TBBPA在活性污泥中的降解速率明显减缓(半衰期为28.9天),并且代谢物中的极性化合物和单环化合物的生成受到抑制；然而,在ATU存在的条件下,O-甲基化反应却没有受到显著影响。TBBPA与亚硝酸盐的非生物硝化反应的结果表明,硝化活性污泥中所检测到的硝代产物(如一硝基三溴双酚A和二硝基二溴双酚A)为TBBPA与氨氧化微生物产物亚硝酸盐发生化学硝化反应的结果。所以,TBBPA在硝化活性污泥中的代谢途径可分为生物降解转化和非生物转化,其中生物转化有三种代谢途径(Ⅱ型原位取代、氧化断裂和O-甲基化)；非生物转化即为硝化-脱溴反应。氨氧化微生物在对TBBPA在硝化活性污泥中的降解转化起到了重要的作用,除了O-甲基化代谢途径,氨氧化微生物参与到TBBPA的其他三种降解中。(3)由以上两点的研究结果可以看出,TBBPA(及其代谢物)在土壤和污泥中在很大程度上生成了结合态残留,据此,本研究针对结合态残留进行了进一步延伸。将TBBPA在自然好氧土壤的归趋作为研究内容,并着重阐述了其结合态残留的形成机制：TBBPA经土壤好氧培养143天后,其降解半衰期为14.7天,矿化量达到初始放射性量的19.6%,生成的结合态残留为66.5%。检测到作为可提取态代谢物的8种化合物,其中包括TBBPA甲基醚产物和单环溴代酚(及其甲基醚产物)。在培养前35天内,观察到结合态残留快速生成,其中大部分结合到腐殖物质的胡敏素中；之后结合到胡敏素部分的结合态残留放射性量有所降低,这与同期观察到的总结合态残留的降低保持一致；结合到腐殖酸和富里酸部分的结合态残留在培养初期持续增加至一定水平后,保持稳定直至培养结束。实验通过碱性水解的方法,释放出土壤中以酯键和醚键方式结合形成的结合态残留,经分析测定后结果显示,在整个培养阶段,通过酯键和醚键结合到腐殖物质中的TBBPA及其代谢物,占初始放射性量的9.6-27.0%,其中以酯键的结合方式居多。通过分析测定,以酯键方式形成结合态残留的化合物中,包括母体化合物TBBPA. MeO-TBBPA以及一个强极性化合物。本论文阐述了TBBPA在好氧土壤以及硝化活性污泥中的代谢途径,为TBBPA在土壤及活性污泥中的降解转化提供了较为详尽的信息。Sphingomonas sp. strain TTNP3作为生物修复菌,能有效刺激TBBPA在土壤中的降解,根据所分析的代谢途径,表明Ⅱ型原位取代对于烷基酚衍生物(如TBBPA)在环境中的归趋扮演了重要的角色；本研究详尽报道了TBBPA在硝化活性污泥中的降解转化,并且指出氨氧化微生物通过参与TBBPA代谢的起始步骤(TBBPA分子断裂成单环化合物)而起到了重要的作用；此外,在TBBPA在土壤中归趋的研究结果显示,结合态残留的生成是TBBPA在土壤中主要的去除途径,分析鉴定得出的与腐殖物质结合形成结合态残留的化合物结构,为TBBPA在土壤中的风险评价提供了重要信息。无论是在土壤还是活性污泥中,TBBPA均能被降解转化成多种代谢物。其中,极性更弱的O-甲基化代谢物更容易吸附到土壤颗粒表面；而化学活性较强的羟基化代谢物容易与土壤有机质反应形成化学结合态残留,从而降低了生物可利用性。O-甲基化代谢物有更高的生物积累因子,容易积累于脂质中；而活性较强的代谢物可能容易进攻有机体中的生物分子。两者均能引发不利的毒理效应。由于具有遗传毒性和致癌性,TBBPA在硝化活性污泥中转化形成硝代芳香化合物应当引起关注。TBBPA通过各种途径形成的代谢物的环境归趋及其健康效应需进一步研究。