单歧藻对烷基酚类化合物的生物降解性研究

以4-乙基酚为研究对象,研究其在单歧藻作用下的可降解性及其影响因素,然后对邻甲酚,间甲酚,4-辛基酚的生物降解动力学进行了比较,最后运用生物降解数据logK对8种烷基酚类化合物进行了结构-生物降解性(QSBR)的研究。研究结果表明:单歧藻对烷基酚类化合物的降解速率与藻细胞浓度和有机物初始浓度有关,化合物的降解动力学常数K值由污染物的初始浓度所决定,化合物的疏水性参数logKOW、分子量MW、一级价键连接指数1XV、二级价键连接指数2XV、生成热ΔHf和分子偶极距μ能够较好地拟合烷基酚类化合物的生物降解速率,其中2XV拟合效果最好。并在此基础上,初步分析了烷基酚类化合物的生物降解机理,认为空间参数是决定其生物降解的主要因素,化合物的生成热和电性参数μ、Ehomo的影响也不可忽视。     

酚类化合物好氧生物降解的QSBR研究

采用多种软件计算了酚类化合物的11种理化参数.应用SPSS统计软件,采用回归分析的方法,对3组生物降解数据-logKb、BOD、CO₂进行了结构-生物降解性(QSBR)的研究.结果发现,分子最低空轨道能(E_lumo)、偶极矩-μ-、分子摩尔质量(Mw)、分子表面积(TSA)、一阶分子连接性指数(¹X)、生成热(H_f)等能够较好地拟合酚类化合物的生物降解速率或程度.在此基础上,初步分析了酚类化合物的生物降解机理,认为电性参数与立体参数是决定酚类化合物生物降解的主要因素,化合物的生成热对生物降解最终产物的影响也不可忽视.     

酚类化合物在模拟海水中的生物耗氧特性及其构效相关研究

测定了10种酚类化合物在模拟海水中的ρ(BOD5),并采用一阶价分子连接性指数(1XV)、二阶价分子连接性指数(2XV)、辛醇-水分配系数(lg KOW) 、分子最高占据轨道能(EHOMO)、分子最低空轨道能(ELUMO)和分子偶极距(μ)作为受试化合物的分子结构参数进行构效相关(QSAR)分析.结果表明:在初始质量浓度相同的情况下,烷基酚类化合物的ρ(BOD5)随着取代烷基的增大而减小.同一取代基取代位置不同,ρ(BOD5)也不同.对于同一取代位置,甲基酚的ρ(BOD5)要大于氨基酚.空间参数是影响酚类化合物在模拟海水中耗氧特性的主要因素,化合物的亲脂性对ρ(BOD5)的影响也不容忽视,而电性效应对酚类化合物在模拟海水中ρ(BOD5)的影响表现得并不明显.      

环境污染及其防治 海洋污染及其防治

X55200701004酚类化合物在模拟海水中的生物耗氧特性及其构效相关研究/李霁…(中国环科院国家环保化学品生态效应与风险评估重点实验室)∥环境科学研究/中国环科院.-2006,19(3).-101~104环图X-6测定了10种酚类化合物在模拟海水中的ρ(BOD5),并采用一阶价分子连接性指数(1XV)、二阶价分子连接性指数(2XV)、辛醇-水分配系数(lgKOW)、分子最高占据轨道能(EHOMO)、分子最低空轨道能(ELUMO)和分子偶极距(μ)作为受试化合物的分子结构参数进行构效相关(QSAR)分析.结果表明:在初始质量浓度相同的情况下,烷基酚类化合物的ρ(BOD5)随着取…     

应用线性和非线性法求解有机物生物降解动力学参数

根据苯甲酸类化合物在水体中不同时间的生化需氧量，用线性和非线性合法对化合物生物降解随时间变化的动力学过程进行曲线拟合，得到各化合物2个数值不同的安全生化需氧量、生物降解速率常数和生物降解滞后期。根据各化合物2种不同的生物降解动力学模型所得到的生化需氧量拟合值与实测值的误差相比较，发现用非线性法拟合得到的有机物生物降解动力学模型，更符合化合物真实生物降解规律，因此用非线性法拟合化合物的生物降解动态变化，比用线性方法更精确。     

腐殖质及其模型化合物的H2O2光化学生成研究

在模拟太阳光下研究了多种腐殖质及其模型化合物的过氧化氢（H₂O₂）生成动力学,并对其生成机制进行了探讨.结果表明不同来源或不同形式的腐殖质在模拟太阳光照射下均能产生H₂O₂.不同腐殖质生成H₂O₂速率差异不大,范围为6.379~15.784nmol/（L·min）,腐殖酸生成H₂O₂速率略快于富里酸.对于腐殖质模型化合物,邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、苯醌、邻茴香胺、对茴香胺、水杨酸和2,6-二甲氧基-1,4-苯醌等8种模型化合物没有产生明显的H₂O₂,而藜芦醇、对氨基苯甲酸、3,5-二羟基苯甲酸（DHBA）、2,5-二羟基-1,4-苯醌、苯酚、苯甲酸和苯胺等7种化合物均可检测到H₂O₂产生.但其产生H₂O₂的速率差异较大,相差1~2个数量级,生成H₂O₂速率最快的化合物为2,5-二羟基-1,4-苯醌和DHBA,较慢的为苯酚、苯甲酸和对氨基苯甲酸.基于腐殖质生成H₂O₂机制,推测典型模型化合物DHBA的H₂O₂生成机制可能为光照条件下该化合物跃迁为单重激发态,该激发态发生分子内电子转移,生成还原性自由基中间体,该中间体和O₂反应,生成了超氧负离子（O₂·^-）,随后与水中H⁺反应生成了H₂O₂.     

腐殖质及其模型化合物的H2O2光化学生成研究

在模拟太阳光下研究了多种腐殖质及其模型化合物的过氧化氢（H₂O₂）生成动力学,并对其生成机制进行了探讨.结果表明不同来源或不同形式的腐殖质在模拟太阳光照射下均能产生H₂O₂.不同腐殖质生成H₂O₂速率差异不大,范围为6.379~15.784nmol/（L·min）,腐殖酸生成H₂O₂速率略快于富里酸.对于腐殖质模型化合物,邻苯二酚、间苯二酚、对苯二酚、苯醌、邻茴香胺、对茴香胺、水杨酸和2,6-二甲氧基-1,4-苯醌等8种模型化合物没有产生明显的H₂O₂,而藜芦醇、对氨基苯甲酸、3,5-二羟基苯甲酸（DHBA）、2,5-二羟基-1,4-苯醌、苯酚、苯甲酸和苯胺等7种化合物均可检测到H₂O₂产生.但其产生H₂O₂的速率差异较大,相差1~2个数量级,生成H₂O₂速率最快的化合物为2,5-二羟基-1,4-苯醌和DHBA,较慢的为苯酚、苯甲酸和对氨基苯甲酸.基于腐殖质生成H₂O₂机制,推测典型模型化合物DHBA的H₂O₂生成机制可能为光照条件下该化合物跃迁为单重激发态,该激发态发生分子内电子转移,生成还原性自由基中间体,该中间体和O₂反应,生成了超氧负离子（O₂·^-）,随后与水中H⁺反应生成了H₂O₂.     

生物降解对土壤气中苯衰减系数及筛选值的影响

以砂质土壤为例,采用Bio-vapor软件计算了生物降解对苯的a_i-s(衰减系数)及筛选值的影响,并对关键影响参数〔c_s(污染源苯质量浓度)、LT(建筑底板与污染源距离)、L_a(好氧土层厚度)和k_w(生物降解系数)〕进行分析. 结果表明:当c_s≥5×105mg/m3时,生物降解对a_i-s基本无贡献;当c_s≤1×104 mg/m3时,生物降解可导致a_i-s降低1~2个数量级,但降幅随c_s和LT的变化不明显;当c_s介于二者之间时,生物降解对a_i-s的作用受LT变化的影响较明显,LT升高1个数量级时,生物降解可导致a_i-s降低2个数量级. 生物降解对a_i-s的作用受L_a影响比较明显,L_a由0.50m增至1.50m时,生物降解可导致a_i-s降低2个数量级. Bio-vapor软件预测的砂质土壤条件下L_a的最大值为0.63m,低于现场普遍测试结果(1.50m),表明该模型预测结果可能过于保守,实际项目中可通过测试土壤气中各组分的纵向分布确定L_a. 当c_s≤5×104 mg/m3时,k_w由0.033h-1增至2.000h-1,生物降解将导致a_i-s降低2个数量级. 因此,同一概念模型下考虑生物降解时土壤气中苯筛选值高于不考虑生物降解时1~2个数量级.      

超声波/零价铁(US/Fe)协同降解氯酚类化合物的QSPR研究

在同一反应条件下测定US/Fe协同降解6种氯酚类化合物的降解速率常数(κ).采用软件Chemoffice2005内置的MOPAC2002计算氯酚类化合物的分子结构参数,运用偏最小二乘(PLS)回归分析方法,对氯酚类化合物进行定量结构-性质相关(QSPR)研究,得到预测性较好的模型.模型结果显示,影响US/Fe协同降解性能(logK)的主要因素是Vp、Ehomo、logKow、(Elumo-Ehomo)2和Elumo-Ehomo.推测在US/Fe协同体系中:(1)氯酚类化合物的降解反应不是以空化泡内热解反应为主;(2)Fe表面的吸附作用对降解反应起决定影响,且氯酚化合物与·OH的氧化反应占主导作用.     

超声波/零价铁协同降解三氯甲烷特性研究

研究三氯甲烷在单独超声(US)、单独零价铁(Fe0)及超声波/零价铁协同体系(US/Fe0)中的降解发现,拟一级动力学能很好地拟合降解过程,协同体系中三氯甲烷一级降解速率常数(K_US/Fe0)为0.010　3 min-1,约为同等条件下零价铁体系所得K_Fe0的3倍,且大于K_Fe0与K_US之和,说明二者之间存在协同效应.考察零价铁投加量〔ρ(Fe0)〕,初始pH,初始三氯甲烷浓度(c₀),超声功率,溶液离子强度等控制参数对三氯甲烷降解速率(K_US/Fe0)的影响,结果表明,其拟一级速率常数分别在ρ(Fe0)为6 g/L,初始pH为6.0,c0为5 mmol/L以及0.5 mol/L　Na₂SO₄当量离子强度下达最大值,并且随着超声功率的增大而增大.      

单歧藻富集和降解烷基酚类化合物的动力学过程

选择单歧藻(Tolypothrix)研究其对苯酚、邻甲酚、间甲酚和4-辛基酚的生物富集过程及生物降解动力学。5d内单歧藻的生长经历了停滞期、对数期、静止期3个阶段;苯酚、邻甲酚、间甲酚、4-辛基酚的生物富集因子(BCF)平均值为4 59,3 87,5 82,292 48,与KOW值线性相关;单歧藻平均每天降解苯酚、邻甲酚、间甲酚、4-辛基酚分别为2 54,3 17,1 84,0 16mg L;用新近提出的二级反应动力学方程拟合其降解过程,得到它们的生物降解二次动力学常数K分别为0 386,0 500,0 254,0 023,K值由污染物的初始浓度决定并与分子量(M)线性相关,K=-0 003M+0 69,R=0 87,N=4。      

壬基酚初级生物降解产物的辨认

为分析污水生物处理过程中壬基酚的去除机制,采用混合基质加标对照培养活性污泥、单一基质培养优势菌群2种生物降解实验,结合气相色谱-质谱谱图解析,从分子水平分析了壬基酚初级代谢产物和代谢途径.研究结果表明,活性污泥降解壬基酚的初级代谢产物主要为C4-C6烷基取代苯酚,烷基链的结构差异与其母体壬基的异构方式有关,烷基上的支链主要为甲基;优势降解菌群代谢壬基酚的初级产物除烷基苯酚外,还有苯乙酸等.污水生物处理过程中壬基酚可能的初级生物代谢途径是壬基上的长支链断裂为短的甲基链,生成一系列带有不同分支结构的短链烷基酚类代谢产物,进一步的代谢产物有苯乙酸.根据烷基酚类物质的内分泌干扰特性,短链烷基酚仍然具有雌激素活性,因此在壬基酚污染防治过程中应给与足够的重视.     

不同生态混凝土坡岸中溶解性有机质与镉的相互作用机理研究

为研究生态混凝土坡岸中DOM(dissolved organic matter,溶解性有机质)与重金属离子的相互作用,通过FQT(fluorescence quenching titration,荧光淬灭滴定)试验配合3D-EEMs(three-dimensional fluorescence spectroscopy,三维荧光光谱)、PARAFAC(parallel factor,平行因子分析)和2D-COS(two-dimensional correlation spectroscopy,二维相关光谱)探究了AEC(applied eco-concrete,应用型生态混凝土)和IEC(improved eco-concrete,改良型生态混凝土)坡岸中DOM与Cd2+的相互作用机理.结果表明:①3D-EEMs结果显示,AEC_ow(AEC坡岸出水)类蛋白组分荧光强度降低,水体腐殖化程度升高,而IEC_ow(IEC坡岸出水) DOM各组分荧光强度均降低;Cd2+能与DOM中所有组分发生络合,且随c(Cd2+)增加,各组分的荧光强度最终趋于稳定.②PARAFAC将所有样品中DOM分离出类蛋白、类富里酸和类腐殖质3个独立组分,其中类富里酸组分随c(Cd2+)增加表现稳定的荧光淬灭效果.③通过Ryan and Weber模型计算Cd2+与DOM中各组分的络合常数(lg K)发现,所有样品中Cd2+与DOM中类富里酸组分的lg K值均大于类蛋白组分.进一步发现,不同坡岸出水lg K值大小依次为RW(原水) > AEC_ow > IEC_ow;④2D-COS分析得出,DOM中类蛋白组分对Cd2+的敏感度最大.RW中Cd2+与DOM位点的络合顺序为340 nm→273 nm→282 nm,AEC_ow中络合顺序为410 nm→330 nm.研究显示:Cd2+率先与DOM中类富里酸、腐殖质类物质络合,且络合能力强,类蛋白物质最容易受Cd2+的干扰;AEC_ow增加了下游水生态系统中Cd2+的迁移风险和生物有效性,相反IEC_ow则降低了Cd2+的迁移风险,两种坡岸均能降低DOM组分与Cd2+的络合能力,其中IEC坡岸最优.      

光谱法研究胞外聚合物与四溴双酚A的相互作用

利用三维荧光光谱和红外光谱研究污水处理厂活性污泥中萃取的胞外聚合物与四溴双酚A之间的相互作用.结果显示,活性污泥胞外聚合物中存在3个明显的荧光峰,分别为,E_x/E_m=230/300nm(峰A)、E_x/E_m=240/350nm(峰B)和E_x/E_m=270/370nm(峰C).荧光滴定结果表明,3个荧光峰随着四溴双酚A 的加入均发生不同程度的猝灭.修正的Stern-Volmer模型和Ryan-Weber非线性模型计算胞外聚合物与四溴双酚A之间的结合常数,二者间的结合常数值(lg K)在4.23~6.27之间.红外光谱和同步荧光结果显示,胞外聚合物与四溴双酚A 结合导致胞外聚合物原有的蛋白质结构发生变化.同时,考察了不同环境条件(pH值、电导率以及离子)对两者作用的影响.结果表明:pH值和离子变化对胞外聚合物与四溴双酚A结合强度有影响,但电导率的变化影响并不显著.     

单井抽出-回渗同步循环地下水水力控制模型研究

为研究单井抽出-回渗同步循环地下水水力控制技术中主要参数之间的关系以及参数对该技术的影响,搭建实验室尺度孔隙含水层物理砂柱模型并基于该物理模型构建MODFLOW地下水流数值模型,研究了通过单井抽出-回渗同步循环过程来实现人工控制地下水流场和水力梯度的可行性以及水文地质条件和水动力条件的影响.结果表明：(1)物理装置运行一段时间后,抽出-回渗达到平衡.(2)基于物理装置不同位置实测水位校准后的数值模型精度较为理想(纳什效率系数为0.88),可以较好地刻画实现水力控制时物理模型中的实际地下水流场.(3)抽出-回渗量的变化对水位降落漏斗的范围(28.0～28.5 cm)几乎无影响,而对其降深影响较大,当抽出-回渗量分别为1、2.5、5、10 cm³/s时,最大降深分别达到1.76、4.55、9.75、18.65 cm,分别为含水层厚度的2.5%、6.5%、13.9%、26.6%.(4)基于裘布依公式,实现水力控制时含水层不同位置处水位高低与抽出-回渗量大小(水动力条件)和含水层渗透性强弱(水文地质条件)有关,根据16种抽出-回渗和含水层渗透性的不同情景的数值模拟结果拟合...     

杂环化合物好氧生物降解性能与其化学结构相关性的研究

应用有机物结构－活性定量关系方法（QSAR）对杂环化合物的好氧生物降解性能与其化学结构间的关系进行定性、定量分析。阐明了单环杂环化合物以及与苯环稠合形成的双环及三环杂环化合物生物降解性能的规律性,研究了影响其降解性能的主要因素。以分子连接性指数IXV及前线最高占据轨道能E_HOMO为自变量参数,建立了杂环化合物的生物降解速率常数与_IX_{V及EHOMO间的定量关系。}