有机污染化学7

《有机污染化学7》由会员分享，可在线阅读，更多相关《有机污染化学7（78页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第2部分 转化过程v分配过程：化合物分子结构不发生改变；分配过程：化合物分子结构不发生改变；v转化过程：化合物分子结构发生变化，转化转化过程：化合物分子结构发生变化，转化为一个或多个产物的过程。为一个或多个产物的过程。v对于一个化合物的转化主要是化学键的断裂对于一个化合物的转化主要是化学键的断裂和新形成的过程。一般化合物的转化将形成和新形成的过程。一般化合物的转化将形成与母体化合物危害小一些的产物，例如：完与母体化合物危害小一些的产物，例如：完全矿化；但，也有很多的例子表现出产物比全矿化；但，也有很多的例子表现出产物比母体化合物产生更大的环境效应。母体化合物产生更大的环境效应。转化：污染物的变

2、化转化：污染物的变化(形态变化、化学变化形态变化、化学变化)，从一种，从一种物质，变成另外一种物质。环境效应、毒性发生变物质，变成另外一种物质。环境效应、毒性发生变化。化。物理转化：相变、渗透、凝聚、吸附以及放射性元素蜕变等。化学转化：光化学氧化、氧化还原和络合水解等作用。化学转化：光化学氧化、氧化还原和络合水解等作用。生物化学转化：生物的吸收和代谢作用而发生的变化。生物化学转化：生物的吸收和代谢作用而发生的变化。v在处理环境中有机化合物的转化反应时，主要关注在处理环境中有机化合物的转化反应时，主要关注以下几个问题：以下几个问题：）在给定的环境条件下，是否只有一个反应还是有）在给定的环境条件下

3、，是否只有一个反应还是有几个不同的反应使一个给定的化合物发生变化？几个不同的反应使一个给定的化合物发生变化？）反应产物是什么？）反应产物是什么？）不同的反应动力？使化合物从系统中消失的那些）不同的反应动力？使化合物从系统中消失的那些反应产物的总体速率是什么？反应产物的总体速率是什么？）一些重要的环境因素：温度、）一些重要的环境因素：温度、pH 、光强度、氧、光强度、氧化还原条件、离子强度、某些溶剂是否存在、固体化还原条件、离子强度、某些溶剂是否存在、固体物质的浓度与类型、微生物的活性等，对给定的化物质的浓度与类型、微生物的活性等，对给定的化合物转化的影响？合物转化的影响？v例如：例如：Cl2-

4、Ar-NH2 Cl2-Ar-N=N-Ar-Cl2 好气土壤中常出现好气土壤中常出现Cl2C=CCl2 H2C=CHCl厌气条件下（垃圾添埋场）厌气条件下（垃圾添埋场） v对于环境有机化合物所经历的各种转化反应，对于环境有机化合物所经历的各种转化反应，主要过程分为：主要过程分为：化学的、光学的和生物调节化学的、光学的和生物调节的的转化反应。转化反应。第一章 生物化学转化1.1 生物降解过程生物降解过程v生物降解是引起有机化合物分解的最重要环境过程生物降解是引起有机化合物分解的最重要环境过程之一。在废水处理以及有机化合物最后成矿中，将之一。在废水处理以及有机化合物最后成矿中，将有机物转变为无机物几

5、乎全部是生物降解的作用。有机物转变为无机物几乎全部是生物降解的作用。v现阶段在生物降解有机污染物研究中，对于有机化现阶段在生物降解有机污染物研究中，对于有机化合物降解速率的估算方法还在研究阶段。合物降解速率的估算方法还在研究阶段。对生物降解的复杂过程处于研究阶段，主要的对生物降解的复杂过程处于研究阶段，主要的研究是叙述性的，主要集中在研究是叙述性的，主要集中在反应物和降解特殊物反应物和降解特殊物质的生物体的鉴定和降解产物的鉴定及降解途径的质的生物体的鉴定和降解产物的鉴定及降解途径的分类分类v生长代谢某些有机污染物象天然有机化合物那样，作为微生物生长的碳源。微生物可以对有机污染物进行彻底的降解和

6、矿化。这种代谢方式称为生长代谢。生长代谢一般有一个滞后期。通常用Monod方程描述当化合物作为唯一碳源时，化合物的降解速率。C有机污染物的浓度；B水中微生物浓度；Yd消耗一个单位碳所产生的生物量Ks常数；当CKs时，Monod方程亦可以转化为二级动力学方程，即：vMonod方程在实验中已经成功地应用于唯一碳源的基质转化速率，而不论细菌的菌株是单一的细菌菌株还是混合的种群。v实际环境中：并非被研究的化合物是微生物的唯一碳源。一个天然微生物群落总是从各式各样的有机碎屑物质中获取能量并降解它们。v共代谢如果某有机污染物本身不能作为微生物生长的唯一碳源和能源，必须有另外的化合物存在来提供微生物生长所需

7、的碳源和能源时，该有机物才能被降解，这种现象称为共代谢。共代谢没有滞后期；降解速率比生长代谢慢；不提供微生物能量；不影响微生物种群的数量。v生物降解所关注的主要方面：生物降解所关注的主要方面：1，初级生物降解：在生物学上，引起母体化，初级生物降解：在生物学上，引起母体化合物结构变化，并合物结构变化，并改变分子的完整性改变分子的完整性。2，最终生物降解：使，最终生物降解：使有机物向无机物的生物有机物向无机物的生物转化转化。以及化学品在正常代谢过程中的生物。以及化学品在正常代谢过程中的生物降解降解3，可以接受的生物降解：在生物降解过程中，可以接受的生物降解：在生物降解过程中可除去化学品的毒性以及人

8、们不希望的特性可除去化学品的毒性以及人们不希望的特性。v生物降解过程：几乎影响所有有机物在生物降解过程：几乎影响所有有机物在天然天然和和工程环境中工程环境中的归趋。的归趋。v生物转化整个过程中各个事件发生过程：生物转化整个过程中各个事件发生过程：）含有酶的微生物细胞吸收有机化合物）含有酶的微生物细胞吸收有机化合物i；）i与适当的酶结合；）酶与适当的酶结合；）酶i复合体反复合体反应产生应产生i的转化产物；）产物从酶中释放；的转化产物；）产物从酶中释放；另外，还会出现：另外，还会出现：）i从不可利用态转移从不可利用态转移到微生物中；）产生更大量的酶；）能到微生物中；）产生更大量的酶；）能转化有机化

9、合物的微生物量增加。转化有机化合物的微生物量增加。ii产产物物i不可利用的不可利用的i 5）1）摄取）摄取生物可利用生物可利用i6）酶诱导）酶诱导的生产的生产2）酶复合物）酶复合物3）生物）生物反应反应7）微生物）微生物生长生长4）产物）产物释放释放迁移迁移自自由由能能反应坐标反应坐标微生物利用特殊的蛋白质（酶）作为催化剂 ，降低了生物反应的活化能，使反应速率加快基质基质酶：基质复合物酶：基质复合物酶：产物复合物酶：产物复合物产物产物G（非酶催化）（非酶催化）G（酶催化）（酶催化）非酶催化反应与酶催化非酶催化反应与酶催化反应的过渡态反应的过渡态G（转化）（转化）1.2 生物转化的限制因素：生物

10、转化的限制因素：）化合物能向转化该物质的生物体中）化合物能向转化该物质的生物体中代代谢器官谢器官的输送；化合物达到细胞中酶的输送；化合物达到细胞中酶的作用点时能够迅速转化的作用点时能够迅速转化）引起化合物转化酶的催化能力；）引起化合物转化酶的催化能力；）新基质支持微生物数量增长的速率。）新基质支持微生物数量增长的速率。v几乎所有的生物降解都可以归纳为几乎所有的生物降解都可以归纳为氧化性、氧化性、还原性、水解性和综合性还原性、水解性和综合性的降解。的降解。1）通过酶促亲核攻击的水解反应2）利用氧的亲电子行为的氧化反应3）通过氢化物的亲核行为或还原金属进行的还原反应4）利用亲电的羧基或亲核的羟基的

11、加成反应1.3 生物体系特征1）担负生物降解的生物体：）担负生物降解的生物体：微生物微生物是生物降是生物降解的最大生物机体群，虽然解的最大生物机体群，虽然植物和动物植物和动物能代能代谢许多化合物，但不能代谢复杂的有机分子，谢许多化合物，但不能代谢复杂的有机分子，而微生物能使其转化成无机物。而微生物能使其转化成无机物。2）微生物的栖息地：土壤、水体是微生物重）微生物的栖息地：土壤、水体是微生物重要的栖息地，要的栖息地，生物栖息地对降解的影响，可生物栖息地对降解的影响，可能比种属的性质更重要能比种属的性质更重要。3）关于微生物群落密度和生物量：）关于微生物群落密度和生物量：1.5 影响微生物降解的