民國115年 高考三級 環保技術 環境化學與環境微生物學
第4題
地下水受三氯乙烯（TCE）污染時，可利用生物復育進行整治。TCE 的 微生物轉化主要包括好氧氧化與厭氧還原脫氯。請從微生物細胞能量學 的角度，分別說明微生物如何…
題目
地下水受三氯乙烯（TCE）污染時，可利用生物復育進行整治。TCE 的 微生物轉化主要包括好氧氧化與厭氧還原脫氯。請從微生物細胞能量學 的角度，分別說明微生物如何參與TCE 的好氧與厭氧轉化，並比較TCE 在兩種途徑中分別扮演何種角色？（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、能量學基本原則：微生物轉化污染物需取得能量（ATP）與還原力（NADH／NADPH）。好氧氧化以 O2 為電子接受者，能量產率高；厭氧還原脫氯以污染物為電子接受者，能量產率低，但可在缺氧環境中進行。
- 二、好氧轉化：TCE 不能被微生物當作生長基質，屬共代謝（cometabolism）。甲烷氧化菌（sMMO、pMMO）、氨氧化菌（AMO）或甲苯／酚降解菌以甲烷、氨、甲苯等為主要基質，以 O2 為電子接受者產生還原力，其加氧酶（oxygenase）非專一性地將 TCE 環氧化為 TCE epoxide，再水解、脫氯為 CO2、甲酸、乙醛酸等。
- 三、厭氧還原脫氯：厭氧條件下，鹵化呼吸菌（如 Dehalococcoides mccartyi）以 TCE 為終端電子接受者，透過還原性脫鹵酶（reductive dehalogenase, RdhA）進行氫解（hydrogenolysis），TCE→DCE→氯乙烯（VC）→乙烯（ethene）。能量來自 H2 氧化與膜上電子傳遞之化學滲透，需外加電子供體（乳酸、醋酸、乳化植物油）維持低氫分壓。
- 四、角色比較：好氧途徑中 TCE 是共代謝基質／非生長基質，本身不提供碳源與能量，能量來自主要基質，且環氧化物具毒性；厭氧途徑中 TCE 是電子接受者，氧化還原反應可產能，屬呼吸作用，但能量少、速率慢，且可能停在 VC 而有毒性殘留。
- 五、整治意涵：好氧共代謝需供應甲烷或氨並控制 O2、避免生物堵塞；厭氧需確保電子供體、pH、氧化還原電位與 Dehalococcoides 菌群存在，並監測 VC 累積。實務常採生物刺激（biostimulation）與生物增強（bioaugmentation），必要時結合化學氧化或熱脫附。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。