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)境科學學號：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)境中的轉換 六、降解一、概念及分類多環(huán)芳烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons簡稱PAHs) 是指分子中含有兩個或兩個以上苯環(huán)的碳氫化合物?？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、火山爆發(fā)等,在這些過程中均會產(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工業(yè)污染源、交通運輸污染

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、紙以及其他含碳氫化合物的不完全燃燒或在還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、熔點和沸點較高；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相關；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氫化合物高溫熱解生物合成火山活動多環(huán)芳烴大氣人體土壤水植物動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

4、入微生物（包括真菌和細菌）細胞中: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氧原子，從而生成芳烴氧化物，芳烴氧化物在非酶促結構重組中失去一個氧原子變成酚類，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菌雙加氧酶作用下同時將兩個氧原子加到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胞蛋白，最后產(chǎn)物是二氧化碳和水。 苯并a芘首先在細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)生脫氫反應形成苯并a芘的二醇化合物，這種化合物在反應途徑中存在時間很短，二醇形成位點也是苯環(huán)斷開的位置，如此高環(huán)PAHs就會降解為低環(huán)PAHs，直至單環(huán)苯環(huán)斷裂。 真菌在細胞內(nèi)細胞色素P450酶作用下，首先一個一個地苯并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)生去氫反應使苯環(huán)斷開，變成一種芘的化合物，隨后再按芘的結構代謝。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多個屬、200余種，其中絕大多數(shù)為細菌和真菌。 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)、藍細菌(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過程一般較慢,難以實際推廣應用。因此,往往需要采用各種方法來強化這一過程,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的機理是微生物通過酶來降解某些能維持自身生長必需的物質(zhì),同時也降解了某些非生物生長必需的物質(zhì)。大多數(shù)細菌對四環(huán)以上的高分子量PAHs的降解是以共代謝的方式進行的;真菌對三環(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化，但相對于有氧降解來說，PAHs的無氧降解進程較慢，其降解途徑目前還不十分清楚，可以厭氧降解PAHs的細菌相對較少。已有的實驗表明在厭氧的條件下細菌對PAHs的降解僅限于萘、菲、芴、熒蒽等一些結構簡單、水溶性較高的有機物。文獻1許曉偉,黃歲樑. 地表水中多環(huán)芳烴遷移轉化研究進展J. 環(huán)境科學與技術, 2011,34(1):26- 33. 2陳金發(fā),崔亞偉.多環(huán)芳烴(PAHs)處理技術研究進展J.廣西師范學院學報,2008,25(1):92-96.3魏俊飛, 吳家強等.多環(huán)芳烴的毒性及其治理技術研究J.污染防治技術,

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研究進展J.大連海事大學學報,2004,30(4):55-59.5唐婷婷, 金衛(wèi)根.多環(huán)芳烴微生物降解機理研究進展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的強化方法J.環(huán)境污染治理技術與設備,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)境學報,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研究現(xiàn)狀與展望J.安徽農(nóng)業(yè)大學學報, 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理研究進展J.重慶工商大學學報,2009,26(5):457-46111邢維芹,駱永明等.影響土壤中PAHs降解的環(huán)境因素及促進降解的措施J.土壤通報,2007,38(1):174-178.12孫明明,滕應.厭氧微生物降解多環(huán)芳烴研究進展J.微生物學報,2012,52(8):