Trong nhiều thập niên qua, quá trình phân hủy kỵ khí các hợp chất hữu cơ chứa clo đã và đang được quan tâm nghiên cứu. Nhiều VK KK sử dụng các chất ô nhiễm chứa clo là các chất nhận điện tử trong quá trình hô hấp và được gọi là VK KK hô hấp loại clo hoặc hô hấp clo (Hiraishi, 2008). Tuy nhiên, số lượng các nghiên cứu loại khử clo vẫn ít hơn nhiều so với nghiên cứu phân hủy sinh học dioxin, các chất tương tự dioxin và các sản phẩm trung gian của quá trình phân hủy theo cơ chế oxy hóa.
1.3.3.1. Phân hủy sinh học kỵ khí các chất diệt cỏ chlorophenoxy
Các VSV tham gia vào quá trình loại khử clo rất đa dạng, chủ yếu thuộc ba ngành chính là Chloroflexi, Firmicute và Proteobacteria (Hiraishi, 2008; Maphosa, 2010). Nghiên cứu đầu tiên về loại khử clo là quá trình chuyển hóa 2,4,5-T thành 2,5-D bởi quần xã VSV chuyển hóa 3-chlorobenzoate (Suflita, 1984). Theo Bryant (Bryant, 1992), phân hủy 2,4,5-T được bắt đầu bởi sự loại một nguyên tử clo thành 2,5-D trong mẫu bùn và trầm tích. Tuy nhiên, trong các quần xã VSV, quá trình loại khử clo thường xảy ra ở các vị trí bên và 2,4,5-TCP được phát hiện là sản phẩm đầu tiên của quá trình chuyển hóa kỵ khí 2,4,5-T (Mitsevich, 2000, Nguyen, 2007). Phân hủy 2,4-D chủ yếu bắt đầu bởi sự loại bỏ nguyên tử clo ở vị trí bên (Boyle,
1999a). Quá trình chuyển hóa 2,4-D đến 4-chlorophenoxyacetate cũng đã được phát hiện (Warner, 2002). Quá trình phân hủy 2,4-DCP ở điều kiện kỵ khí trong các mẫu trầm tích nước ngọt cũng đã được công bố (Zhang,1990). Trong các quần xã VK, loại khử clo của các chlorophenol tạo thành từ các chlorophenoxyacetate thường được bắt đầu bởi phản ứng loại một clo ở vị trí ortho, kết quả là làm tăng lượng 3,4-dichlorophenol từ 2,4,5-T (Mikesell, 1985; Gibson, 1990), 3- chlorophenol từ 2,5-D (Bryant, 1992; Nguyen, 2007) hoặc 4-chlorophenol từ 2,4-D (Warner, 2002).
1.3.3.2. Phân hủy kỵ khí các hợp chất dioxin
Townsend (Townsend, 1983) đã có nghiên cứu đầu tiên về sự thay đổi các dạng dioxin và sự tích lũy các dạng ít clo trong các mẫu trầm tích. Loại khử clo của các hợp chất dioxin bởi VSV đã được phát hiện trong trầm tích, bùn và đất nhiễm những hợp chất này (Vargas, 2001; Yoshida, 2005; Hiraishi, 2008). Kết quả nghiên cứu của Bunge và đtg cho thấy chủng Dehalococcoides mccartyi CBDB1 có khả năng loại khử clo của 1,2,3,4-TCDD và 1,2,3,7,8-PeCDD (Bunge, 2003). Chủng thuần D. mccartyi 195 hay quần xã VK có mặt chủng này có khả năng loại khử clo của 1,2,3,4-TCDD tạo ra 1,2,4-TrCDD, 1,3-DiCDD, loại clo của HCB tạo ra 1,2,3,5-TCB, loại clo của 2,3,4,5,6-pentachlorobiphenyl thành 2,3,4,6-TCB, 1,3,5-TrCB, loại clo của 1,2,3,4-tetrachloronaphthalene tạo ra các đồng phân dichloronaphthalene chưa xác định (Fennell, 2004). Việc bổ sung 1,2,3,4-TCB và 2,3,4,5-tetrachloroanisole đã tăng cường quá trình loại clo của 1,2,3,4-TCDD và TCDF của VSV trong các trầm tích (Hiraishi, 2008). Theo Bunge, các mẫu làm giàu VK KK từ bùn có khả năng loại clo 1,2,4-TrCDD và 1,2,3-TrCB tới 1,3-DCB. Ngoài ra, trong quá trình loại khử clo, số VK loại khử clo đã tăng 4 lần so với ban đầu và đạt 11% số lượng VK tổng số có mặt trong mẫu làm giàu ở cuối chu kỳ nuôi cấy (Bunge, 2008). Các VK Dehalococcoides
có khả năng loại khử clo của các hợp chất hữu cơ chứa nhiều clo thành các hợp chất chứa ít clo như các đồng phân chứa 1-2 nguyên tử clo. Các hợp chất này sẽ bị các VSV hiếu khí phân hủy tiếp bằng cách cắt khung carbon (Bunge, 2009).