耗氧有机物迁移转化改

耗氧有机物在水环境中的降解作用,概述,水环境中有机污染的种类繁多，按其对环境质量的影响和污染危害，可概略地分为两大类:耗氧有机物有毒有机物,耗氧污染物:指动、植物残体和生活污水及某些工业污水中的碳水化合物、脂肪、蛋白质等易分解的有机物，它们在分解过程中要消耗水中的溶解氧，使水质恶化。它们的危害主要是通过耗氧过程来实现的，因此统称为耗氧有机物或需氧有机物。,有毒有机污染物指具有积累性生物毒性的有机化合物，如酚、多环芳烃、多氯联苯，农药、石油和各种人工合成的污染物等亦属此类。,有机物在水环境中的降解是通过化学氧化、光化学氧化和生物化学氧化来实现的。其中生物化学氧化具有最重要的意义。,1高氧化性（易于氧化）化合物：醛类，酚类、芳香胺类，某些有机硫化物如硫醇类（RSH）、硫醚类（RSR）,2中等氧化性（一定条件下可被氧化）的化合物：醇类；烷基取代芳香族类，如甲苯等；硝基取代芳香族化合物，如硝酸苯等；不饱合烃类化合物，如烯类，炔类等；碳水化合物，如糖类，淀粉，纤维素等；其它：脂肪酮类如丙酮等；酸类；酯类胺类等。,3低氧化性（难被氧化）化合物：饱合烃类；卤代烃类。,有机物氧化还原反应的判定,对有机物凡加氧或去氢的反应是氧化，加氢去氧的是还原；从广义上某些氯化、硝化等取代和加成有机反应也属氧化还原反应；此外在水环境中，凡使有机物分解趋向于简单无机物的反应可判定为氧化反应，有机物化学键一般为共价键，因此有机物氧化还原反应与无机物不同，是电子对偏移，使电子对偏离碳原子的反应就是有机物氧化，使电子对移近碳原子就是有机物还原。,去氧还原,加氢还原,加氧氧化,去氢氧化,微生物在有机物的生物化学氧化中的作用,生化反应的细菌把利用有机化合物及主要营养料的细菌称为异养细菌或有机营养型细菌，把利用有机化合物为营养料的细菌称为自养细菌和无机营养型细菌。在有机物降解过程中发挥作用的主要是有机营养型细菌。在有机物降解后期，如由氮氧化为硝酸盐的过程中和由硫化氢氧化为硫酸盐的过程中无机营养型细菌起着十分重要的作用。,自然界中绝大部分细菌都是异养细菌，异养细菌又分为腐生细菌和寄生细菌。从死的有机物取得营养而生长和繁殖者称为腐生菌，它们是细菌的大部分，在自然界物质转化过程中起决定作用。寄生菌生活在活的生物体中，对人有害的病原菌也属此类，但数量很少。,细菌呼吸作用的氧化反应实际上绝大部分均是去氢氧化。把有机物中的氢脱去而放出适当的能量。需要有相应的受氢体来接收脱出的氢，反应最终才能完成。如果是以游离的作为受氢体，反应在有氧条件下进行，这种反应称为有氧氧化。如果是以分子氧以外的化合物作为受氢体，反应在缺氧或无氧的条件下进行，则可称为无氧氧化。,需氧菌,厌氧菌,兼性菌,细菌,生化反应中的酶酶是细胞制造和分泌的一种物质，具有蛋白质的性质，是生物体内特有的催化剂。生物的全部代谢活动都与酶的活动密切相关。,酶的特点：（1）由活细胞产生的，具有蛋白质性质，起催化剂作用（2）酶的分子量很大，空间结构复杂（3）酶的催化作用有明确的专属性,（4）酶的分子量很大，由1万至数百万。最小的酶也是由约100个氨基酸综合组成的。（5）酶与蛋白质一样，具有一级、二级、三级乃至四级的空间结构，有着各种排列起来的支链和基因。（6）酶在水中呈胶体状态，具有很大的吸附表面（7）是两性化合物，有一定的等电点。,酶的分类（1）根据酶催化反应的地方，可分为胞外酶和胞内酶两大类。细胞膜外的反应大多是水解反应，所以胞外酶也就是水解酶。常见的胞外酶有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等,胞内酶不能透过细胞膜，只在细胞内发挥催化作用，这时主要进行的是呼吸作用，所以胞内酶又称为呼吸酶。,根据酶在反应中的作用分为：氧化还原酶类（催化氧化还原反应的酶）；转换酶类（催化化学基团从一个分子转移到另一个分子去的酶）；水解酶类（催化水解反应的酶）；裂解酶类（催化非水解的，使分子中某些键断裂的酶）；异构酶类（催化异构反应的酶）；合成联结酶类（与高能磷酸化合物的反应相偶联，催化两个分子联结起来的酶类）。,生化反应中辅酶有一些催化作用是由某种酶单独完成的。但有许多酶不能单独完成某种催化作用，而必须有一些活性物质参加，配合起来进行反应。这类活性物质称为辅酶。辅酶也是由细胞制造分泌的物质，它们的结构虽然也很复杂，但比一般的酶的分子量为小。,辅酶A，简写为CoA，是一种泛酸衍生物，作为乙酰基或其他酰基的载体，在脂肪酸的代谢中发挥作用。,三磷酸腺苷（ATP）和二磷酸腺苷（ADP），它们是细胞能量的储存体，在呼吸过程中发挥很重要的作用。ATP是在生物能量转换和利用中的一种关键性化合物。它可以和放能反应偶联，而由二和磷酸腺苷（ADP）与无机磷酸盐（Pi）合成ATP去把能量暂时贮备起来；也可以和吸能反应偶联，利用ATP分解为ADP及Pi时所释放的能量，促使吸能反应的完成。,酶、辅酶以及细胞色素等都是催化剂，它们参与并加速反应过程，但本身在反应中并不发生结构的变化，或者经过循环反应后仍可恢复原有状态,影响酶作用的因素酶的浓度反应物的浓度温度和pH值,一般在反应物浓度低时，酶反应速度与反应物的浓度成正比。当反应的浓度增大到一定限度后，反应速度将保持为某最大值，不再随反应物物浓度增大，这一最大值取决于酶的浓度。,当温度低于35时，每升高10，将使酶反应的速度增加一倍。超过35以上一般的酶就会被损坏变质，反应速度迅速下降,酶是一种蛋白质，其结构中包括有COOH基团电离而带有负电荷，对带正电的氨基易于发挥作用，故脱氨酶的活性此时较强。在低pH值时脱羧酶活性较强。pH值低于3或大于10时，一般的酶将变质而失去作用，少数酶具有较强的抗酸性。,有机生物化学分解基本反应,可分为两大类：水解反应氧化反应,水解反应是指复杂有机物分子在水解酶参与下加以水分子，分解为较为简单化合物的反应。其中一些反应可发生在细胞外，另一些反应可在细胞内进行,生物氧化反应主要有两类：脱氢作用和脱羧作用。脱氢作用又可分两种，一种是从CHOH基团脱氢，另一种是从CH2CH2基团脱氢。脱羧作用是生物氧化中产生CO2的主要过程。,第二节河流中需氧有机污染物质的自净,耗氧作用与复氧作用水中溶解氧(DO)是水质重要指标之一。水中溶解氧(DO)含量主要受到耗氧和复氧两种作用的影响。,耗氧作用：有机物的生物氧化硝化作用：水中存在氨，硝化作用会消耗溶解氧。水底沉泥的分解。水生植物的呼吸作用。无机还原性物质的影响。,复氧作用：(1)空中氧的溶解补充，这是最主要的溶解氧的来源(2)水中绿色植物的光合作用(3)清洁的支流和雨雪水带入的溶解氧。,该图反应了耗氧和复氧的协同作用。图中a为有机物分解的耗氧曲线，b为水体复氧曲线，c为氧垂曲线，最低点Cp为最大缺氧点。,影响需氧有机物自净的因素,1流量，水温影响如果流量变化不大，水温的变动对氧气的曲线有很大影响。水温高，有机物质氧化分解烈，水中溶解氧更快消耗，因此，氧气曲线最低点向上游移动，反之,水温低，氧气曲线最低点则往下游移动。,水生植物影响（1）水生植物光合作用（2）水生植物呼吸作用,水中有机物的影响污水排入河流后，因含丰富的有机物质作为微生物的食料，所以细菌以非常快的速度急繁殖。细菌为了维持生存，就不断地将有机物质氧化分解，来获得它们的能量，因此需要消耗水中的氧气，这是污水排入河流初期，溶解氧迅速减少的主要原因，由于污水中有机物不断被分解成简单的无机盐类BOD也就向下游逐渐减少，溶解氧增加。,固体悬浮物的影响愈向下游，随着污染物的减少，水中溶解氧的增多，水质渐渐恢复到污染前的状态，各种鱼类和水生昆虫等耐污种类又重新出现。,有毒有机物,有毒的有