第三章第九讲水环境化学

1、第三节第三节 水体中有机污染物的水体中有机污染物的迁移转化迁移转化 水体中水体中有机物的迁移转化途径主要有五种有机物的迁移转化途径主要有五种（p73p73图图3-123-12）：）：通过微生物、化学或光化学作用等降解为无通过微生物、化学或光化学作用等降解为无害物（害物（降解作用降解作用）；以气态挥发进入大气以气态挥发进入大气（挥发作用挥发作用） ； 溶解在水中（溶解在水中（溶解作用溶解作用） ； 被水中胶体物质、悬浮颗粒物、沉积物吸被水中胶体物质、悬浮颗粒物、沉积物吸附从水相转入底泥（附从水相转入底泥（吸附作用吸附作用） ； 水中有机污染物还可被水生生物富集，也水中有机污染物还可被水生生物富集

2、，也可通过直接饮用或经由食物链的富集而归可通过直接饮用或经由食物链的富集而归宿于人体（宿于人体（生物富集作用生物富集作用）。）。 1、有机物的降解作用有机物的降解作用 （1 1）定义：）定义： 较高分子量的有机物分解成较小分较高分子量的有机物分解成较小分子量的物质，最后变成简单化合物子量的物质，最后变成简单化合物( (如如coco2 2和和h h2 2o)o)的的过程。过程。（2 2）产物：）产物： 氧化路线氧化路线：coco2 2、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐等。、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐等。 还原路线还原路线：甲烷、硫化氢、氨、磷化氢等。：甲烷、硫化氢、氨、磷化氢等。 （3）形式：形式：化学降解化

3、学降解、生物降解生物降解和和光化学降解光化学降解。（4 4）化学降解）化学降解： 有机物的化学降解可通过有机物的化学降解可通过氧化氧化、还原还原、水解水解等反应完成。等反应完成。 氧化反应：是指在有机物分子中的氧化反应：是指在有机物分子中的加氧加氧或或脱氢脱氢的反应。例如：的反应。例如： 2ch2ch3 3oh(oh(甲醇甲醇 ) + o + o2 2 = 2hcho( = 2hcho(甲醛甲醛) + 2h + 2h2 2o (o (脱脱氢氧化氢氧化) ) 2hcho ( 2hcho (甲醛甲醛) + o + o2 2 = 2hcooh( = 2hcooh(甲酸甲酸) ( (加氧加氧氧化氧化)

4、 ) 不易被氧化的不易被氧化的：饱和的脂肪烃、含有苯环饱和的脂肪烃、含有苯环结构的芳香烃、含氮的脂肪胺类化合物等结构的芳香烃、含氮的脂肪胺类化合物等 ； 容易被氧化的容易被氧化的：醛、芳香胺、不饱和的烯醛、芳香胺、不饱和的烯烃和炔烃、醇及含硫化合物烃和炔烃、醇及含硫化合物( (如硫醇、硫醚如硫醇、硫醚) )等。等。 还原反应还原反应 ： 在有机物分子中在有机物分子中加氢加氢或或脱氧脱氧的反应称为有机的反应称为有机物的还原反应。例如：物的还原反应。例如： hcho ( hcho (甲醛甲醛) + h + h2 2 ch ch3 3oh (oh (甲醇甲醇 ) ( (加加氢还原氢还原) ) 水解反

5、应水解反应： 有机物在酸或碱的催化下，与水反应有机物在酸或碱的催化下，与水反应生成分子量较小的物质的反应。生成分子量较小的物质的反应。 易水解的易水解的：酯类物质酯类物质、饱和的卤代烃、胺饱和的卤代烃、胺 难水解的难水解的：不饱和卤代烃、芳香烃不饱和卤代烃、芳香烃, ,如氯如氯乙烯、氯苯、多氯联苯乙烯、氯苯、多氯联苯等。（5）光化学降解）光化学降解 某些有机物在紫外光或可见光作用下能某些有机物在紫外光或可见光作用下能发生一定程度的降解反应。实验证明：发生一定程度的降解反应。实验证明：ddtddt、辛硫磷、三硝基甲苯、苯并辛硫磷、三硝基甲苯、苯并(a)(a)蒽、多环芳蒽、多环芳烃烃等均可发生光化

6、学反应。等均可发生光化学反应。 例子例子：用波长用波长254nm254nm的紫外光照射的紫外光照射ddtddt的的己烷溶液，发现己烷溶液，发现15min15min内内ddtddt损失损失43%43%；1h1h内内损失损失70%70%；4h4h内损失内损失97%97%；其光化学反应的；其光化学反应的主要产物是主要产物是ddedde和和dddddd。反应过程可表示如。反应过程可表示如下：下： . .（6 6）生物降解）生物降解： 基本反应可分为两大类，即基本反应可分为两大类，即水解反应水解反应和和氧化反应氧化反应。 生化水解反应（生化水解反应（p125p125） 生化水解反应是指有机物在水解酶的作

7、用下与水发生生化水解反应是指有机物在水解酶的作用下与水发生的反应。的反应。 易发生生化水解的：易发生生化水解的：糖类、脂肪和油类（糖类、脂肪和油类（酯酯）、蛋白）、蛋白质质等。等。多糖多糖（如淀（如淀粉、纤维素）粉、纤维素）水解酶水解酶或辅酶或辅酶糖类的生化水解（糖类的生化水解（p124-125）注：注：roh(甲醇甲醇 )、rcor(丙酮丙酮 )、rcooh(醋酸醋酸 ) 生化氧化反应生化氧化反应 有机物的生化氧化大多数是有机物的生化氧化大多数是脱氢氧化脱氢氧化。脱氢氧化时可从脱氢氧化时可从-choh-choh-或或-ch-ch2 2-ch-ch2 2- - 基团基团上脱氢，如：上脱氢，如：

8、 水体中各类有机物氧化时按照一定的程水体中各类有机物氧化时按照一定的程序演变，形成某种固定的格式。序演变，形成某种固定的格式。 饱和烃饱和烃的氧化按醇、醛、酸的程序进行：的氧化按醇、醛、酸的程序进行： -2 芳香族芳香族化合物的氧化按酚、二酚、醌、化合物的氧化按酚、二酚、醌、环分裂的程序进行：环分裂的程序进行： 2、石油的降解 （p126） 石油是由烷烃、环烷烃、烯烃、芳香烃石油是由烷烃、环烷烃、烯烃、芳香烃和杂环化合物等组成。和杂环化合物等组成。 石油在水中可光化学石油在水中可光化学降解降解或或生物降解生物降解。 （1 1）光化学）光化学降解降解： 在阳光照射下，石油中的在阳光照射下，石油中

9、的烷烃烷烃及及侧链芳烃侧链芳烃受激发受激发活化进行光化学氧化。活化进行光化学氧化。 据测，油浓度为据测，油浓度为2000kg/km2000kg/km3 3的水面，油膜厚度的水面，油膜厚度2.5m2.5m，由于光化学氧化，几天光照即能把油膜清除。，由于光化学氧化，几天光照即能把油膜清除。 光化学光化学降解降解对于清除油膜污染有重要作用。对于清除油膜污染有重要作用。（2）生物降解生物降解 （p126） 水体中微生物在降解石油烃方面起着重要作用。水体中微生物在降解石油烃方面起着重要作用。与一般耗氧有机物相比，石油的生物降解较难、与一般耗氧有机物相比，石油的生物降解较难、速度较慢，但比化学氧化快速度较

10、慢，但比化学氧化快1010倍左右。倍左右。 烃类的生物降解顺序为：烃类的生物降解顺序为：直链烃支链烃芳直链烃支链烃芳烃环烷烃。烃环烷烃。 饱和烷烃的降解饱和烷烃的降解 ： 饱和烃的饱和烃的降解降解按醇、醛、酸的氧化途径按醇、醛、酸的氧化途径进行，最后分解为进行，最后分解为coco2 2和和h h2 2o o。 烯烃的降解烯烃的降解 当双键在中间位置时，主要的降解途径与饱和当双键在中间位置时，主要的降解途径与饱和烷烃相似。烷烃相似。 当双键位在碳当双键位在碳1 1和碳和碳2 2位时，在不同微生物的位时，在不同微生物的作用下，主要降解途径有三种：即烯烃的不饱和作用下，主要降解途径有三种：即烯烃的不饱和端氧化成端氧化成环氧化物环氧化物、不饱和末端氧化成、不饱和末端氧化成醇醇、饱和、饱和末端氧化末端氧化成醇成醇。 芳香烃的芳香烃的降解降解： 石油中石油中苯苯、苯的同系物苯的同系物、萘萘等在微生物等在微生物作用下先是氧化成二酚，然后苯环分裂成作用下先是氧化成二酚，然后苯环分裂成有机酸，再经有关生化反应，最终分解为有机酸，再经有关生化反应，最终分解为二氧化碳和水。二氧化碳和水。 环烷烃降