第3章 水环境化学3幻灯片.pptVIP

适用范围： 亨利定律（摩尔分数≤0.02）所适用的浓度范围是34000mg/L至227000mg/L，化合物的分子量相应在30至200之间 。 §3.3.4 水解作用 水解作用是有机化合物与水之间最重要的反应。在反应中，化合物的官能X-能与水中OH-发生交换： RX + H2O ? ROH + HX 反应步骤还可以包括一个或多个中间体的形成，有机物通过水解反应而改变了原化合物的化学结构。对于许多有机物来说，水解作用是其在环境中消失的重要途径。 在环境条件下，一般酯类和饱和卤代烃容易水解，不饱和卤代烃和芳香烃则不易发生水解。 酯类水解：RCOOR’+ H2O RCOOH + R’OH 饱和卤代烃：CH3CH2-CBrH-CH3+ H2O CH3CH2-CHOH-CH3 + HBr 水解作用可以改变反应分子，但并不能总是生成低毒产物。例如2，4—D酯类的水解作用就生成毒性更大的2，4—D酸，而有些化合物的水解作用则生成低毒产物。水解产物可能比原来化合物更易或更难挥发，与pH有关的离子化水解产物的挥发性可能是零，而且水解产物一般比原来的化合物更易为生物降解。 §3.3.5 光解作用 光解作用是有机污染物真正的分解过程，因为它不可逆地改变了反应分子，强烈地影响水环境中某些污染物的归趋。一个有毒化合物的光化学分解的产物可能还是有毒的。例如，辐照DDT反应产生的DDE，它在环境中滞留时间比DDT还长。 ①直接光解：化合物直接吸收了太阳能而进行分解反应； 这类反应要求化合物的分子能直接吸收光能，继而开始发生改变原有结构的一系列反应。 ②敏化光解，水体中存在的天然物质被阳光激发，又将其激发态的能量转移给化合物而导致的分解反应。 2,5-二甲基呋喃在蒸馏水中将其暴露于阳光中没有反应，但是它在含有天然腐殖质的水中降解很快，这是由于腐殖质可以强烈地吸收波长小于500nm的光，并将部分能量转移给它从而导致它的降解反应。 ③氧化反应 天然物质被辐照而产生自由基或纯态氧等中间体，这些中间体又与化合物作用而生成转化的产物。有机毒物在水环境中所常遇见的氧化剂有单重态氧1O2，烷基过氧自由基RO2·，烷氧自由基RO·或羟自由基OH·。 §3.3.6 生物降解作用 生物降解是引起有机污染物分解的最重要的环境过程之一。当微生物代谢时，一些有机污染物作为食物源提供能量和提供细胞生长所需的碳；另一些有机物，不能作为微生物的唯一碳源和能源，必须由另外的化合物提供。 因此，有机物生物降解存在两种代谢模式：生长代谢和共代谢。 （1）生长代谢 许多有毒物质可以像天然有机化合物那样作为微生物的生长基质。只要用这些有毒物质作为微生物培养的唯一碳源便可鉴定是否属生长代谢。在生长代谢过程中微生物可对有毒物质进行较彻底的降解或矿化，因而是解毒生长基质。 （2）共代谢 某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源与能源，必须有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源时，该有机物才能被降解，这种现象称为共代谢。它在那些难降解的化合物代谢过程中起着重要作用，展示了通过几种微生物的一系列共代谢作用，可使某些特殊有机污染物彻底降解的可能性。 影响生物降解的主要因素是有机化合物本身的化学结构和微生物的种类。此外，一些环境因素如温度、pH、反应体系的溶解氧等也能影响生物降解有机物的速率。 与一般需氧有机物相比，石油的生物降解较难、速度慢，但生物降解仍然比化学降解快10倍。水体中微生物在降解石油烃方面起着重要作用。烃类的生物降解顺序为：直链烃＞支链烃＞芳烃＞环烷烃。烃类氧化菌广泛分布于海水和底泥中，不同的石油烃可被不同的氧化菌分解。由于石油中各成分的结构不同，其降解途径略有不同。 （1）烷烃的降解 饱和烃的降解按醇、醛、酸的氧化途径进行。较高级烷烃在微生物作用下经过单端氧化或双端氧化、或次末端氧化生成脂肪酸，再经有机酸的β-氧化，最后分解为二氧化碳和水。 相对正构烷烃而言，支链的存在会增加微生物氧化降解的阻力，支链越多越大，被微生物降解的难度越大，支链烷烃的氧化还受到正构烷烃氧化作用的抑制。 （2）烯烃的降解 双键在中间位置时，主要的降解途径与烷烃相似。当双键位在碳1和碳2位时，在不同微生物的作用下，主要降解途径有三种：即烯烃的不饱和端氧化成环氧化物、不饱和末端氧化成醇、饱和末端氧化成醇。上述三种化合物进一步氧化成酸。 （3）芳香烃的降解 自然界广泛存在以芳香烃为生长基质的微生物，真菌和微生物都能氧化从苯到苯并蒽范围内的芳烃底物。 石油