直链烷基苯磺酸盐(LAS)的生物化学降解知识交流

直链烷基苯磺酸盐(LAS)的生物化学降解

杨龙

（北京工业大学建筑工程学院，北京 100124）

摘要：大量的表面活性剂的使用，给人们的生活带来了许多便利，但同时也污染了水环境。表面活性剂中，阴离子表面活性剂最不容易降解，而阴离子表面活性剂中，使用量最大的是直链烷基苯磺酸盐(LAS)，本文对直链烷基苯磺酸盐(LAS)的生化降解机理、影响生化降解的因素等进行了综述。LAS属于可生化降解型的有机物，但受到温度、pH值、LAS的初始浓度以及其它物质的影响。降解LAS的微生物之间也会产生协同或竞争作用。

关键词：直链烷基苯磺酸盐；LAS生化降解机理；影响生化降解的因素

The biochemical degradation of linear alkylbenzenesulphonate

YANG Long

(The college of Architecture and civil engineering, Beijing University of Technology, Beijing 100124) Abstract: With the widely utilization of surfactants, people's life become more and more convenient, but the water environment has been severely polluted. Anionic surfactants are least likely to degrade among Surfactants, and the use of linear alkylbenzenesulphonate（LAS）is the largest than other anionic surfactants. In this paper, the mechanism of biochemical degradation of LAS was reviewed, and the factors affecting the biochemical degradation of LAS was also reviewed. LAS can be degraded by biochemical methods, which could be influenced by temperature, pH value, the initial concentration of LAS and other coexisting substances. Microbe in the degradation of LAS may be competitive or synergistic.

Keywords: linear alkylbenzenesulphonate; the mechanism of LAS biochemical degrada -tion; factors affecting the biochemical degradation

根据中国洗涤用品工业协会数据可知，2009年我国表面活性剂行业产销汇总知，表面活性剂产量总计为1264994.4吨，销售量为1093560.2吨。大量含表面活性剂的废水、废渣不可避免地排入了水体、土壤等环境，随之而来的环境污染问题也越来越严重，表面活性剂在环境中的大量存在会影响整个生态环境。

表面活性剂给人们的生活带来许多便利，比如洗洁精、洗衣粉、洗发水、沐浴露等合成洗涤剂，能够帮助人们清除污垢，但同时也造成了水体严重的污染。表面活性剂的应用范围很广。表面活性剂分子结构具有两亲性，即亲油性和亲水性，并能够使表面张力显著下降的物质。表面活性剂主要用作洗涤剂，此外还用作乳化剂、分散剂、浮选剂、柔软剂、抗静电剂、防水剂等。表面活性剂按基团的解离性质分为：阴离子表面活性剂，阳离子表面活性剂，两性离子表面活性剂，非离子表面活性剂。其中降解速度顺序[1]为阳离子表面活性剂＞非离子表面表面活性剂＞阴离子表面活性剂。

《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006中规定阴离子合成洗涤剂的限值为0.3mg/L，在《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中，一级A标准规定阴离子合成洗涤剂不大于0.5 mg/L，一级B标准阴离子合成洗涤剂不大于1.0mg/L。

阴离子表面活性剂中使用量最大的是直链烷基苯磺酸盐(LAS)、脂肪醇醚硫酸盐（AES）、烷基硫酸盐（AS）和α-烯基磺酸盐（AOS）这几类等，因而相应的有关生物降解性也就研究得多一些。其中AS在有氧条件下是降解速度最快的一种阴离子表面活性剂。然而在厌氧条件下AS难以降解。前人总结出当阴离子表面活性剂的烷基链带有支链，且支链长度愈接近主链愈难降解。LAS的降解速度随磺基和烷基链末端间距离的增大而加快，烷基碳原子数在6～12范围内链较长者速度快。

1.直链烷基苯磺酸盐(LAS)对环境的危害

含LAS的废水能与土壤中的离子发生交换反应会改变土壤的物理化学性质。有研究表明[2]，当LAS浓度高于50 mg/L时，LAS显著降低了土壤中交换态和碳酸盐结合态镉的含量，增加了土壤中铁锰氧化物结合态和有机结合态镉的含量，从而降低了土壤中镉的可移动性和生物有效性。表面活性剂引起的急性毒性最终会导致水生细胞膜的通透性增加，胞内物质外渗，细胞结构逐渐解体，细胞结构逐渐解体，SOD（超氧化物歧化酶）、CAT（过氧化氢酶）、POD活性及叶绿素含量下降。LAS废水进入土壤后，则会成为严重的压抑因子，引起微生物生态系统的紊乱，以致影响土壤正常的理化功能[3]。

进入水体的LAS，当浓度很低时，就会产生泡沫。当产生大量的泡沫时，阻碍了水体和大气之间的气体交换，造成水质的恶化。据研究，当进入污水处理厂污水中的表面活性剂达到一定浓度时，会影响曝气、沉淀、污泥硝化等诸多过程，饮用水中含有过多表面活性剂时会有不良的嗅和味，有油腻感。同时LAS进入人体会产生很大的毒害作用，会影响酶的活性，扰乱人的生理代谢。LAS也会对陆生植物、动物产生危害[4]。

S的降解机理

近年来，生化处理技术得到了广泛的应用，对于污水的可生化性，一般认为，一般认为BOD／COD>0.45 表明生化性较好，BOD／COD在0.30—0.45之间表示可生化处理，BOD／COD 比值在0.25—0.30之间，较难生化处理，BOD／COD<0．25 不宜生化处理。LAS发生氧化而使水体COD、BOD升高。表面活性剂对环境的主要影响表现其生物降解性。迄今为止,表面活性剂的发展在历史上出现了两次历史性的转变,第一次是在全球范围内兴起的从支链烷基苯磺酸盐(ABS)到直接链烷基苯磺酸盐(LAS)的转变;第二次是刚刚在欧洲兴起的用酯季铵盐(EQ)代替双长链双甲基季铵盐(DTDMAC),都直接与生物降解有关[5]。

与支链烷基苯磺酸盐(ABS)相比，直链烷基苯磺酸盐(LAS)较易为生物降解，主要是由分子结构决定的。ABS不能被微生物降解的原因是碳氢测链中有一个4级碳原子（即直接和4个碳原子相连的碳原子），ABS结构如下:

4级碳原子的链十分稳定，对化学反应和生物反应都有很强的抵抗性，因此ABS很难被生物降解。而直链烷基苯磺酸盐（LAS）由于去掉了4级碳原子，使LAS较易为生物降解。LAS结构如下:

LAS的降解过程中，首先烷基末端的甲基被氧化为羧酸，再经β-氧化，每次减少两个碳，最终生成苯丙酸、苯乙酸或安息香酸的磺酸盐，然后进行脱磺化作用。途径如下，苯环经过一羟基或二羟基化后开裂而被降解[6]。环开裂后进一步被氧化，进一步转化为CO

2

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2

O。