多環(huán)芳烴的降解課件

1、多環(huán)芳烴及其降解專業(yè)：環(huán)境科學(xué)學(xué)號(hào)：20131331姓名：王慕華一、概念及分類 二、來源 三、分布 四、理化性質(zhì)及毒性 五、在環(huán)境中的轉(zhuǎn)換 六、降解一、概念及分類多環(huán)芳烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons簡(jiǎn)稱PAHs) 是指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以上苯環(huán)的碳?xì)浠衔??？煞譃榉枷愠憝h(huán)型及芳香非稠環(huán)型。稠環(huán)型即碳原子為兩個(gè)苯環(huán)所共有。如：非稠環(huán)型即苯環(huán)與苯環(huán)之間各由一個(gè)碳原子相連。如：PAH聯(lián)苯聯(lián)三苯萘蒽二、來源天然來源主要是陸地和水生生物的合成、森林和草原火災(zāi)、火山爆發(fā)等,在這些過程中均會(huì)產(chǎn)生PAHs。人為來源環(huán)境中多環(huán)芳烴的主要來源包括化學(xué)工業(yè)污染源、交通運(yùn)輸污染

2、源、生活污染源和其他人為源。主要是由各種礦物燃料（如煤、石油、天然氣等）、木材、紙以及其他含碳?xì)浠衔锏牟煌耆紵蛟谶€原氣氛下熱解形成的。主要熱解成因產(chǎn)生苯并芘(BaP)的估計(jì)量工業(yè)鍋爐與家用鍋爐排放的煙氣中PAH的比較（單位:ug/m3)三、分布多環(huán)芳烴廣泛存在于人類生活的自然環(huán)境如大氣、水體、土壤、作物和食品中。物理性質(zhì)1、熔點(diǎn)和沸點(diǎn)較高；2、多環(huán)芳烴大多具有共軛體系，因此其溶液有一定熒光；3、苯環(huán)數(shù)量與其在土壤中的衰減量呈負(fù)相關(guān)；4、雙環(huán)Pahs的半衰期小于10天；三環(huán)PAHs的半衰期小于100天；而大多數(shù)四環(huán)、五環(huán)PAHs的半衰期一般都大于100 天。四、理化性質(zhì)及毒性 化學(xué)性質(zhì)1、

3、苯環(huán)的排列方式?jīng)Q定著PAHs的穩(wěn)定性，非線形排列較線形排列穩(wěn)定；2、PAHs在水中不易溶解，易溶于苯類芳香性溶劑中；3、雙環(huán)和三環(huán)PAHs極易被生物降解，而四環(huán)、五環(huán)和六環(huán)PAHs卻很難被生物降解。萘、熒蒽、苯并b熒蒽、 苯并k熒蒽、苯并a芘、茚并1,2,3-c,d芘、苯并g,h,i苝中國環(huán)境優(yōu)先污染物黑名單8.多環(huán)芳烴類美國環(huán)保局已將 16 種多環(huán)芳烴列為“優(yōu)先污染物”黑名單中，我國也將 7 種多環(huán)芳烴列入“中國環(huán)境優(yōu)先控制污染物”黑名單降解光氧化生物還原碳?xì)浠衔锔邷責(zé)峤馍锖铣苫鹕交顒?dòng)多環(huán)芳烴大氣人體土壤水植物動(dòng)物食物呼吸食入生物降解微生物降解PAHs的基本過程是,PAHs通過兩種途徑進(jìn)

4、入微生物（包括真菌和細(xì)菌）細(xì)胞中:一種是真菌氧化，真菌在其胞內(nèi)單加氧酶作用下先將一個(gè)氧原子加到PAHs的C-C鍵上形成C-O鍵，然后再以同樣的方式加入另外一個(gè)氧原子，從而生成芳烴氧化物，芳烴氧化物在非酶促結(jié)構(gòu)重組中失去一個(gè)氧原子變成酚類，并在環(huán)氧化物水解酶作用下還原形成反-二醇；另一種是氧分子在細(xì)菌雙加氧酶作用下同時(shí)將兩個(gè)氧原子加到PAHs上，將PAHs氧化成芳烴過氧化物，在芳烴過氧化物上加H得到順-二醇。微生物降解PAHs的一般氧化過程 不同的途徑有不同的中間產(chǎn)物，但普遍的中間產(chǎn)物是：鄰苯二酚，2，5-二羥基苯甲酸，3，4-二羥基苯甲酸。鄰苯二酚是普遍的中間產(chǎn)物，具體的化合物依賴于羥基組的位

5、置，有正、對(duì)或其它。這些代謝物經(jīng)過五種相似的途徑降解：環(huán)碳鍵斷裂，丁二酸，反丁烯二酸，丙酮酸，乙酸或乙醛。這些物質(zhì)都能被微生物利用合成細(xì)胞蛋白，最后產(chǎn)物是二氧化碳和水。 苯并a芘首先在細(xì)菌雙加氧酶的作用下形成二氫二醇化合物，接著可能在某種酶的作用下發(fā)生脫氫反應(yīng)形成苯并a芘的二醇化合物，這種化合物在反應(yīng)途徑中存在時(shí)間很短，二醇形成位點(diǎn)也是苯環(huán)斷開的位置，如此高環(huán)PAHs就會(huì)降解為低環(huán)PAHs，直至單環(huán)苯環(huán)斷裂。 真菌在細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞色素P450酶作用下，首先一個(gè)一個(gè)地苯并a芘上加入氧原子形成環(huán)氧化物中間體，然后再斷開形成二氫二醇苯并a芘化合物，在真菌作用下二氫二醇苯并a芘化合物轉(zhuǎn)化成一種四氫四醇苯并

6、a芘化合物，接著發(fā)生去氫反應(yīng)使苯環(huán)斷開，變成一種芘的化合物，隨后再按芘的結(jié)構(gòu)代謝。苯并芘的降解 目前,能夠降解烴類的微生物已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有70多個(gè)屬、200余種，其中絕大多數(shù)為細(xì)菌和真菌。 常見的微生物有紅球菌屬(Rhodococcus)、假單胞菌屬(Pseudomonas)、分枝桿菌(Mycobacterium)、芽胞桿菌屬(Bacillus)、黃桿菌屬(Flavobacterium)、氣單胞菌屬(Aeromonas)、拜葉林克氏菌屬(Beijernckia)、棒狀桿菌屬(Corynebacterium)、藍(lán)細(xì)菌(Cyanobacteria)、微球菌屬(Micrococcus)、諾卡氏菌屬(Noc

7、ardia)和弧菌屬(VIbrio)等。在真菌中研究較多的是白腐真菌(White rotfungi)。 不同的菌屬對(duì)不同的PAHs的降解能力存在著很大的差別，降解產(chǎn)物和途徑也大不相同。 由于自然微生物修復(fù)過程一般較慢,難以實(shí)際推廣應(yīng)用。因此,往往需要采用各種方法來強(qiáng)化這一過程,以便能夠迅速去除污染物。目前常采用的方法包括：接種微生物,添加營養(yǎng)鹽,提供電子受體以及添加表面活性劑等。 共代謝降解PAHs的機(jī)理是微生物通過酶來降解某些能維持自身生長(zhǎng)必需的物質(zhì),同時(shí)也降解了某些非生物生長(zhǎng)必需的物質(zhì)。大多數(shù)細(xì)菌對(duì)四環(huán)以上的高分子量PAHs的降解是以共代謝的方式進(jìn)行的;真菌對(duì)三環(huán)以上的PAHs的代謝也屬于

8、共代謝。厭氧降解 多環(huán)芳烴可以在反硝化、硫酸鹽還原、發(fā)酵和產(chǎn)甲烷的厭氧條件下轉(zhuǎn)化，但相對(duì)于有氧降解來說，PAHs的無氧降解進(jìn)程較慢，其降解途徑目前還不十分清楚，可以厭氧降解PAHs的細(xì)菌相對(duì)較少。已有的實(shí)驗(yàn)表明在厭氧的條件下細(xì)菌對(duì)PAHs的降解僅限于萘、菲、芴、熒蒽等一些結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、水溶性較高的有機(jī)物。文獻(xiàn)1許曉偉,黃歲樑. 地表水中多環(huán)芳烴遷移轉(zhuǎn)化研究進(jìn)展J. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2011,34(1):26- 33. 2陳金發(fā),崔亞偉.多環(huán)芳烴(PAHs)處理技術(shù)研究進(jìn)展J.廣西師范學(xué)院學(xué)報(bào),2008,25(1):92-96.3魏俊飛, 吳家強(qiáng)等.多環(huán)芳烴的毒性及其治理技術(shù)研究J.污染防治技術(shù),

9、2008,6.21(3):65-69.4于秀艷,丁永生等.多環(huán)芳烴的環(huán)境分布及其生物修復(fù)研究進(jìn)展J.大連海事大學(xué)學(xué)報(bào),2004,30(4):55-59.5唐婷婷, 金衛(wèi)根.多環(huán)芳烴微生物降解機(jī)理研究進(jìn)展J.土壤，2010, 42 (6): 876881.6程國玲,李培軍等.多環(huán)芳烴污染土壤生物修復(fù)的強(qiáng)化方法J.環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2005,6(6):2-5.7韓菲.多環(huán)芳烴來源與分布及遷移規(guī)律研究概述J.氣象與環(huán)境學(xué)報(bào),2007,23(4):57-61.8葛高飛，郜紅建等.多環(huán)芳烴污染土壤的微生物效應(yīng)研究現(xiàn)狀與展望J.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2012, 39(6): 973-978.10思顯佩, 曹霞霞等.微生物降解多環(huán)芳烴的影響因素及機(jī)理研究進(jìn)展J.重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào),2009,26(5):457-46111邢維芹,駱永明等.影響土壤中PAHs降解的環(huán)境因素及促進(jìn)降解的措施J.土壤通報(bào),2007,38(1):174-178.12孫明明,滕應(yīng).厭氧微生物降解多環(huán)芳烴研究進(jìn)展J.微生物學(xué)報(bào),2012,52(8):