第三章第九講 水環(huán)境化學(xué)

第三章第九講水環(huán)境化學(xué)第一頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日☆溶解在水中（溶解作用）；☆被水中膠體物質(zhì)、懸浮顆粒物、沉積物吸附從水相轉(zhuǎn)入底泥（吸附作用）；☆水中有機(jī)污染物還可被水生生物富集，也可通過(guò)直接飲用或經(jīng)由食物鏈的富集而歸宿于人體（生物富集作用）。第二頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

1、有機(jī)物的降解作用

（1）定義：較高分子量的有機(jī)物分解成較小分子量的物質(zhì)，最后變成簡(jiǎn)單化合物(如CO2和H2O)的過(guò)程。（2）產(chǎn)物：

氧化路線：CO2、硫酸鹽、硝酸鹽、磷酸鹽等。

還原路線：甲烷、硫化氫、氨、磷化氫等。

（3）形式：化學(xué)降解、生物降解和光化學(xué)降解。第三頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日（4）化學(xué)降解：

有機(jī)物的化學(xué)降解可通過(guò)氧化、還原、水解等反應(yīng)完成。①氧化反應(yīng)：是指在有機(jī)物分子中的加氧或脫氫的反應(yīng)。例如：

2CH3OH(甲醇

)+O2=2HCHO(甲醛)+2H2O(脫氫氧化)

2HCHO(甲醛)+O2=2HCOOH(甲酸)

(加氧氧化)第四頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

不易被氧化的：飽和的脂肪烴、含有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的芳香烴、含氮的脂肪胺類化合物等；

容易被氧化的：醛、芳香胺、不飽和的烯烴和炔烴、醇及含硫化合物(如硫醇、硫醚)等。

第五頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日②還原反應(yīng)：

在有機(jī)物分子中加氫或脫氧的反應(yīng)稱為有機(jī)物的還原反應(yīng)。例如：

HCHO(甲醛)+H2→CH3OH(甲醇

)(加氫還原)

第六頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日③水解反應(yīng)：

有機(jī)物在酸或堿的催化下，與水反應(yīng)生成分子量較小的物質(zhì)的反應(yīng)。

易水解的：酯類物質(zhì)、飽和的鹵代烴、胺

難水解的：不飽和鹵代烴、芳香烴,如氯乙烯、氯苯、多氯聯(lián)苯等。第七頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日第八頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日（5）光化學(xué)降解

某些有機(jī)物在紫外光或可見(jiàn)光作用下能發(fā)生一定程度的降解反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)證明：DDT、辛硫磷、三硝基甲苯、苯并(a)蒽、多環(huán)芳烴等均可發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)。

第九頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

例子：用波長(zhǎng)254nm的紫外光照射DDT的己烷溶液，發(fā)現(xiàn)15min內(nèi)DDT損失43%；1h內(nèi)損失70%；4h內(nèi)損失97%；其光化學(xué)反應(yīng)的主要產(chǎn)物是DDE和DDD。反應(yīng)過(guò)程可表示如下：第十頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日.第十一頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日第十二頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日第十三頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日（6）生物降解：

基本反應(yīng)可分為兩大類，即水解反應(yīng)和氧化反應(yīng)。①生化水解反應(yīng)（P125）生化水解反應(yīng)是指有機(jī)物在水解酶的作用下與水發(fā)生的反應(yīng)。易發(fā)生生化水解的：糖類、脂肪和油類（酯）、蛋白質(zhì)等。第十四頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日多糖（如淀粉、纖維素）水解酶或輔酶糖類的生化水解（P124--125）注：ROH(甲醇

)、RCOR(丙酮)、RCOOH(醋酸)第十五頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日②生化氧化反應(yīng)

有機(jī)物的生化氧化大多數(shù)是脫氫氧化。脫氫氧化時(shí)可從-CHOH-或-CH2-CH2-

基團(tuán)上脫氫，如：

第十六頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

水體中各類有機(jī)物氧化時(shí)按照一定的程序演變，形成某種固定的格式。

飽和烴的氧化按醇、醛、酸的程序進(jìn)行：

-2第十七頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

芳香族化合物的氧化按酚、二酚、醌、環(huán)分裂的程序進(jìn)行：

第十八頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日2、石油的降解（P126）

石油是由烷烴、環(huán)烷烴、烯烴、芳香烴和雜環(huán)化合物等組成。石油在水中可光化學(xué)降解或生物降解。第十九頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

（1）光化學(xué)降解：在陽(yáng)光照射下，石油中的烷烴及側(cè)鏈芳烴受激發(fā)活化進(jìn)行光化學(xué)氧化。據(jù)測(cè)，油濃度為2000kg/km3的水面，油膜厚度2.5μm，由于光化學(xué)氧化，幾天光照即能把油膜清除。光化學(xué)降解對(duì)于清除油膜污染有重要作用。第二十頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日（2）生物降解（P126）水體中微生物在降解石油烴方面起著重要作用。與一般耗氧有機(jī)物相比，石油的生物降解較難、速度較慢，但比化學(xué)氧化快10倍左右。烴類的生物降解順序?yàn)椋褐辨湡N＞支鏈烴＞芳烴＞環(huán)烷烴。

第二十一頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日①飽和烷烴的降解：飽和烴的降解按醇、醛、酸的氧化途徑進(jìn)行，最后分解為CO2和H2O。

第二十二頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日②烯烴的降解

當(dāng)雙鍵在中間位置時(shí)，主要的降解途徑與飽和烷烴相似。當(dāng)雙鍵位在碳1和碳2位時(shí)，在不同微生物的作用下，主要降解途徑有三種：即烯烴的不飽和端氧化成環(huán)氧化物、不飽和末端氧化成醇、飽和末端氧化成醇。第二十三頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日第二十四頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日③芳香烴的降解：石油中苯、苯的同系物、萘等在微生物作用下先是氧化成二酚，然后苯環(huán)分裂成有機(jī)酸，再經(jīng)有關(guān)生化反應(yīng)，最終分解為二氧化碳和水。

第二十五頁(yè)，共二十七頁(yè)，2022年，8月28日

④環(huán)烷烴降解：環(huán)烷烴最穩(wěn)定，只有