卓宇謙、李姸蓓、呂哲瑋 / 歐氯科技股份有限公司、陳師慶 / 國立中央大學生命科學系
在台灣與全球許多工業區中，地下水裡藏著一種無形的危機—多氯乙烯污染物，它們曾是工業清洗的好幫手，卻因穩定難降解而成為長期污染源。本研究團隊開發一種新穎的「滲透性生物反應牆」，在地下悄悄築起一道由脫鹵球菌與多孔膠體組成的防線。膠體內的脫鹵球菌能將有毒污染物分解成無害的乙烯，產氫菌則持續供應能源幫助脫氯，讓反應長達數百天不間斷。經現地試驗顯示，半年內污染濃度降低逾九成，證明這種低維護、長效運作的脫氯膠體，有望成為守護地下水的新利器。
【內文精選】
「脫氯膠體」打造地下水淨化牆–從實驗室到現地修復
1. 微生物固定化系統與脫氯菌種搭配策略設計
本團隊在2022年和2024年的研究中，開發出一套創新的微生物固定化系統，並將其應用於PRBB的現地修復技術中。PRBB會利用特定材料促進原生微生物在厭氧或好氧條件下分解污染物，並構建適合針對特定污染物的微生物族群，這套系統的核心概念，是讓能分解污染物的細菌「住」在特製的多孔材料中，像蓋一座專屬牠們的「微型膠囊公寓」，不僅能保護細菌免於流失，還能穩定供應牠們需要的養分與能源，讓牠們在地下水中默默工作、持續降解污染物。
2. 膠體固定化材料的結構特性與脫氯效能驗證
比較反應性能，僅固定脫氯菌的系統雖能啟動脫氯，但受限於電子供體不足，反應速率明顯下降，且部分菌群易隨水流流失。相比之下，共固定化策略讓脫氯效率提升了三成以上，反應時間縮短，乙烯產率穩定增加，如圖三(a)、(b)所示，這樣的設計不僅提高了場域應用的穩定性，也減少了長期操作所需的人力與成本。脫鹵球菌Dhc與產氫菌C. butyricum共培養包埋試驗示意圖及共生關係，如圖三(c)、(d)所示。
圖三 (a)脫鹵球菌Dhc單獨包埋無法脫氯；(b)脫鹵球菌Dhc與產氫菌C. butyricum共同包埋可將cis-DCE完全脫氯為無毒Ethene；
(c)包埋試驗配置示意圖；(d)脫鹵球菌與產氫菌之共生關係
3. 滲透性生物反應牆的現地應用與長期穩定性
這套固定化系統的潛力，最終在現地的滲透性生物反應牆(PRBB)案例中得到驗證。本團隊(2024)選擇在台灣北部一處受TCE污染的工業場址部署本技術。該場址的污染層深達10公尺，本團隊在污染羽流下游設置PRBB，以阻截並降解污染物，如圖五所示；注入過程採用鑽孔法，將共固定化膠體製成菌棒與營養緩衝液送入含水層，孔深6~10公尺，間距約1.5公尺，形成一道無形卻高效的地下防線----以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖五 滲透性生物反應牆(PRBB)設置多氯乙烯污染攔截區之示意圖
★本文節錄自《工業材料雜誌》466期，更多資料請見下方附檔。