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…     

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.     

单歧藻对烷基酚类化合物的生物降解性及QSBR研究

以单歧藻为主要微生物源,用二级反应动力学方程拟合8种烷基酚类化合物的生物降解动力学过程,得到它们在藻中的生物降解速率常数K.采用Mopac软件PM3法及文献资料计算了化合物的多种理化参数,应用SPSS统计软件做回归分析,对1gK进行了结构-生物降解性(QSBR)的研究.结果表明,疏水性参数lgK_ow,分子量M_w,一级价键连接指数1Xv,二级价键连接指数2Xv,生成热△H_f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.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,E_homo的影响也不可忽视.      

取代苯甲酸在天然河流中的生物降解及其定量结构--生物降解性相关研究

以天然河流水作为微生物源 ,采用碘量法测定了 2 0种苯甲酸类化合物的 5日生化需氧量 ,并以其占理论需氧量的百分数作为表征生物降解性的参数 ,得出各类取代苯甲酸类化合物的生物降解能力为 :羟基 >氨基 >羧基 >甲氧基 >氯基 >硝基 ;对于同一种取代基 ,对位取代基化合物生物降解能力最大 ,而邻位、间位取代基化合物生物降解能力大体相同。计算了苯甲酸类化合物的分子连接性指数 ,并以 5日生化需氧量占理论需氧量的百分数为参数建立了 QSBR模型。分析结果表明 ,分子连接性指数5Xvpc、5Xp- 5Xvp 能较好地反映取代苯甲酸的生物降解性     

人工神经元网络辅助酚类化合物构效关系研究

分子连接性指数（^tXv）与在正辛醇和水之间的分配系数logP是反映化合物性能的重要结构参数。本文计算了酚类化合物的分子连接性指数及分配系数,运用新型的模式识别方法──人工神经元网络对酚类化合物的构效关系进行了研究。所得结果优于逐步判别法,对于预测未知化合物的毒性,具有重要意义。     

一组含氟取代苯化合物土壤吸附系数的QSPR分析

为了研究含氟取代苯化合物的环境行为,测定１４个含氟取代苯化合物的土壤有机碳吸附系数Ｋｏｃ的值,运用正辛醇／水分配系数Ｋｏｗ及分子连接性指数和量子化学参数进行了定量结构－性质相关分析,得到２个回归方程。回归方程表明Ｋｏｗ与分子连接性指数结合可较好地预测含氟取代苯化合物的Ｋｏｃ而量子化学参数的引入证明了极性作用地土壤吸际过程的影响。     

氯代苯类化合物对江水细菌的毒性及QSAR研究

采用细菌生长抑制实验,测定了18种氯苯类化合物对长江水中混合细菌的毒性,得到24 hIC₅₀值,-1gIC₅₀为3.65～4.32,其中,毒性最弱的是氯苯,毒性最强的是1,2,4-三氯苯.选用分子连接性指数法对毒性数据进行定量结构活性关系(QSAR)研究.结果表明,氯苯类化合物对江水细菌的毒性与苯环上取代基的种类、数目和位置有关,价分子连接性指数0XV和7X_CHV能够很好地描述氯苯类化合物对江水细菌的毒性.方程-1gIC₅₀=0.8390XV-25.3727X_CHV+0.802的稳健性很好,该模型的预测值与毒性实测值之间的相关系数达0.948.      

烷基酚类的生殖干扰毒性与结构相关研究

选用4种烷基酚类化合物,对枝角类生物大型蚤进行24 h急性毒性试验和21 d生殖毒性试验,选取急性试验指标(半数致死浓度)和生殖毒性指标(母蚤存活数、幼蚤生殖量、孵化成活率、幼蚤的雌、雄性个体数等)进行定量构效相关(QSAR)研究.结果表明,所测4种烷基酚化合物均可对大型蚤的生殖特性产生活性影响.其中,4-辛基酚和对壬基酚不但能抑制大型蚤的生殖量,还可改变大型蚤孤雌生殖的幼蚤性别比率.实验化合物的一、二阶分子连接性指数与受试生物体的生殖活性有较好的相关性,且以分子亲核反应为主.      

硝基芳烃对鲤鱼鱼鳃ATPase的活性抑制和QSARs

在离体实验条件下,测定了20种硝基芳烃化合物对鲤鱼鱼鳃ATPase活性的半抑制浓度－logIC₅₀值,以一阶价分子连接性指数¹X^V,取代基常数总和∑σ^－、指示变量Ｉ、分子分支指数¹Ka、分子最低空轨道能ELUMO及辛醇─水分配系数logP为参数,进行定量结构活性相关性（QSAR）研究。结果表明,硝基芳烃的毒性和∑σ^－、Ｉ、ELUMO3个参数密切相关。在上述基础上,成功地建立了20种硝基芳烃的QSAR方程,其相关系数为0.927。     

苯酚在大连近海海水中的生物降解动力学

用生化耗氧量测试法,利用大连近海海水中的微生物群落及海水物理化学组成条件,研究苯酚的生物降解能力结果表明,苯酚在大连近海海水中的生物降解过程符合一级反应动力学方程Y_t＝L₀（1－e^-k（t-t₀)）,得出单位质量苯酚的完全生化需氧量不受环境因素影响,为一固定常数;天然海水温度升高,苯酚的生物降解速率相应增大,滞后期和半衰期相应缩短;苯酚浓度在本实验条件下对生物降解滞后期和半衰期的影响,在低温时表现较显著,随温度的升高,这种影响减弱     

硝化抑制剂的加量对生化需氧量值影响的探讨

BOD作为衡量水体受有机污染程度的重要指标,其反映的可生化降解性是其他参数无法替代的。在5日生化培养时间内,硝化作用的耗氧量取决于是否存在足够数量的能进行此种氧化作用的微生物,许多二级生化处理的出水和受污染较久的水体中,往往含有大量硝化微生物,因此测定这种水样时应抑制其硝化反应。通过对特定水体硝化抑制剂添加与否及加量多少对BOD5测定结果的影响,分析并探讨抑制特定水体硝化过程的最佳条件。在严格质量控制的基础上,对特定行业和环境水体的实际样品进行硝化抑制剂添加与否和加量及时间培养曲线等对比实验,通过所得到的比对数据以化学需氧量值与BOD5之间关系为基准,对硝化抑制剂的加量进行了探究。     

总有机碳与生化需氧量相互关系的实验研究

本文通过平行的生化培养试验证实,在“参与耗氧的含碳有机物”这一意义下,TOC和BOD是等价的,两者均服从一阶动力学过程并具有相同的降解速率常数,两者之间通过TOC的耗氧系数α和不可生化量b而存在线性的一般关系:BOD_5=α·(TOC—b)·exp(-5k_1).以在研究中关于BOD_5,与TOC的比值关系只是这一线性关系的特例.     

有机污染物在大连近海海水中生物降解速度的研究

研究了４种特征有机污染物在大连近海海水中生物降解的动力学,通过大天然海水中分别加入有机物苯,硝基苯,苯胺和苯酚,实验测定了它们在０．１ｍｇ／Ｌ,０．３ｍｇ／Ｌ,０．５ｍｇ／Ｌ及１ｍｇ／Ｌ等几组不同浓度下的ＢＯＤ及其历时曲线,根据实验结果,经数据处理,得到同物的生物降解动力学参数Ｋ和Ｌ０,应用一级反应动力学表示的ＢＯＤ数学模式Ｙ＝Ｌ０（１－１０＾ｋｔ）较好表达了ＢＯＤ随时间的变化规律,计算结果与实测     

取代苯酚臭氧氧化表观速率常数的QSPR研究

在298 K,1.013×105 Pa条件下,对22种取代苯酚在水溶液中的臭氧降解过程的动力学进行了实验研究,采用紫外分光光度法测定了降解过程中取代苯酚的浓度,并求得反应级数和反应表观速率常数。使用Gaussian 98程序中B3LYP6-311G**方法,计算了取代苯酚的结构参数及热力学参数,并采用QSPR方法研究了表观速率常数与其结构及热力学参数之间的关系。研究结果表明:取代苯酚的臭氧氧化反应属0级反应,表观速率常数与其结构和热力学参数之间存在线性关系,相关方程的相关系数R2=0.978,标准误差SD=0.050,分子的极化率是影响表观速率常数的主要因素。     

锰矿砂对取代酚的光氧化作用研究

研究了不同条件下锰矿砂对４种取代酚的光氧化作用。结果表明，ｐＨ＝３．１０±０．０４时，苯酚、对氯苯酚、对氨基酚及对苯二酚均能被锰矿砂光催化氧化。低ｐＨ值，适当的苯酚初始浓度及适当的锰矿砂浓度有利于锰矿砂对取代酚的氧化；离子强度和溶解氧浓度不影响反应速度。对其可能的机理及取代基效应进行了讨论。     

基团贡献法对取代苯类化合物生物降解性的预测

测定了 47种取代苯类化合物在松花江水中的 5日生化需氧量 (BOD5) .分别采用线性基团贡献法和非线性基团贡献法(人工神经网络法 )对化合物的生物降解性BOD5 ThOD(ThOD :理论需氧量 )进行QSBR研究 .得到不同基团对生物降解性的贡献为 :C6H5>COOH >OH >CH3 O CH3 >NH2 >Cl >NO2 .线性基团贡献法对于训练组和测试组的定性预测正确率分别为72 %和 86 % ;而人工神经网络法的预测正确率分别为 92 %和 86 % .预测结果表明线性和非线性基团贡献法的预测效果都很好 ,相比而言 ,非线性方法对生物降解性的预测更准确     

松花江中取代苯酚和苯胺类的生物降解性及QSBR研究

以松花江水细菌为接种源，用碘量法分别测定了28种苯酚及苯胺类化合物的BOD5值，采用QSBR程序软件计算分子量Mw,分子体积Mv，及电离常数pKa,用ClogP程序计算了疏水性参数logP.对28种取代苯的BODT值与其物化参数间进行了回归分析，得到如下最佳回归方程，BODT＝87．5571＋5．958pKa-0.73W,n=28,R^2=0.874,SE=10.33,F=86.85,P=0.应用所得QSBR模型，预测了28种化合物的BODT值，计算了残差，并初步探讨了生物降解机理。     

可见光激发下模拟海水中四环素光降解的机制和路径

为了探明海水体系中多相光催化降解污染物的机制和路径,研究了在可见光激发下不同介孔TiO₂光催化降解纯水和模拟海水中四环素(TC)的过程,明确了不同盐离子对光催化降解过程的影响.结合自由基捕获实验,电子自旋共振(ESR)光谱和中间产物分析研究了光降解污染物的主要活性物种和模拟海水中TC降解途径.结果表明,模拟海水中TC光催化过程会受到显著抑制,手性介孔TiO₂催化剂对TC光降解反应速率相比其在纯水体系降低了70%左右,而非手性TiO₂光催化剂在海水体系中几乎不能降解TC.模拟海水中阴离子对光降解过程影响较小,但Mg²⁺和Ca²⁺存在会显著抑制光催化过程.无论在纯水还是模拟海水中,可见光激发后催化剂产生的活性物种都是空穴为主,因此模拟海水中降解路径与纯水体系中相同.盐离子不会抑制活性物种的产生,但Mg²⁺和Ca²⁺会富集在TC分子中电负性强的原子周边,阻碍空穴等对TC分子中电负性强原子的攻击,从而抑制了光催化降解效率.