邻苯二甲酸酯生物降解研究进展

邻苯二甲酸酯的厌氧生物降解
• 厌氧生物处理具有动力能耗省、剩余污泥产量低，并可以回收生物质 能（沼气）等特点，已在有机废水处理中普遍采用。研究PAEs的厌氧 生物降解性状，可为含PAEs废水的厌氧生物处理提供依据。 • 厌氧生物降解测试方法 测试基质的消失（初级生物降解测试）和目标产物的形成（终极生物 降解测试）。 • 厌氧生物降解途径 对邻苯二甲酸酯厌氧降解菌的研究 ，很少见文献报道。已有的研究 工作大多针对混合培养物。对于PAEs厌氧降解途径的研究，目前只知 甚少。大致的降解过程为：第一步，邻苯二甲酸酯中的一个酯键断裂， 产生邻苯二甲酸单酯和相应的醇；第二步，另一个酯键断裂，产生邻 苯二甲酸和相应的醇。
邻苯二甲酸酯的降解菌 农杆菌、 产碱菌、属链胞菌、酵母、不动杆菌、黄单胞菌、固氮单胞 产碱菌、属链胞菌、酵母、不动杆菌、黄单胞菌、 菌、紫红色球菌。 好氧生物降解途径 在PAEs的微生物降解过程中，首先由微生物分泌的水解酶将双酯转化 PAEs的微生物降解过程中，首先由微生物分泌的水解酶将双酯转化 为单酯与相应的醇，再进一步将单酯转化为邻苯二甲酸与相应的醇。在 好氧条件下，醇可通过β 氧化途径和三羧酸循环，彻底分解成CO2和水； 好氧条件下，醇可通过β-氧化途径和三羧酸循环，彻底分解成CO2和水； 邻苯二甲酸则可由微生物合成的单加氧酶或双加氧酶作用继续降解。一 般情况下，多数细菌合成双加氧酶，而多数真菌合成单加氧酶。从能量 上看，双加氧酶可使微生物获得更多的能量。在进一步的降解过程中， 邻苯二甲酸形成3 邻苯二甲酸形成3，4-2羟基邻苯二甲酸和4，5-2羟基邻苯二甲酸，再形 羟基邻苯二甲酸和4 成3，4-2羟基苯甲酸（原儿茶酸），并通过邻位途径和间位途径使芳香 羟基苯甲酸（原儿茶酸），并通过邻位途径和间位途径使芳香 环裂解，前者形成丙酮酸和草酰乙酸，后者形成β 环裂解，前者形成丙酮酸和草酰乙酸，后者形成β-酮己二酸，进一步降 解为乙酰CoA和琥珀酸。最后通过三羧酸循环，彻底氧化成CO2和水。 解为乙酰CoA和琥珀酸。最后通过三羧酸循环，彻底氧化成CO2和水。
结论与展望
邻苯二甲酸酯是环境中重要的有机污染物之一,它是人类大量、 长期使用造成的。目前人们虽然认识到PAEs的危害,但在实际 生产和生活中仍然不能离开它。因此,当前研究重点一方面应 该放在如何让它与塑料的基质结合得更加紧密,使其不易分离 出来,进入环境;另一方面,是对已进入环境的这部分PAEs如何 降解,将其危害降至最低。生物降解是处理PAEs的主要途径,然 而生物处理存在一些缺陷,菌株的筛选、培养费时费力,目前仍 没有筛选出高效专性或兼性的降解菌株;在高浓度的情况下菌 株的降解率会下降等问题还没有得到解决。但最近国家在此方 面已经加大了对有机污染物降解菌分子水平研究的支持力度, 相信几年后,将有一个大的研究飞跃。
邻苯二甲酸酯的降解研究
在自然环境中,邻苯二甲酸酯的降解主要有2种途径, 生物降解和非生物降解。 非生物降解：水解和光解 PAEs进行水解分两步进行，第一步产生一个单酯和 醇，单酯进一步水解生成邻苯二甲酸和相应的醇。 PAEs的光解有两种方式：直接光解和间接光解。直 接光解是PAEs直接吸收紫外光，然后进行降解。间 接光解是其他物质如水吸收紫外光，形成活性基团 如单氧或氢氧根自由基，然后再与PAEs反应。
• 活性污泥法降解处理
活性污泥法是目前使用频度最高的废水生物处理方法。研究活性污泥 对PAEs的好氧生物降解性状，可为含PAEs的废水的生物处理提供依据。 研究方法主要是从活性污泥中分离细菌,并研究细菌降解的动力学过 程。筛选高效专性或兼性的邻苯二甲酸酯类增塑剂有机污染物降解菌 及各种特定酶在好氧生物降解过程中的作用均已成为了研究热点。
邻苯二甲酸酯的污染与危害
• 大气环境污染 大气中的邻苯二甲酸酯来源于工厂排放的废气、喷涂涂料、 焚烧塑料垃圾和农用薄膜中增塑剂的挥发。 • 土壤环境污染 土壤中的PAEs来自工业烟尘沉降、污水灌溉、堆积的农田 塑料薄膜及塑料废品等长期在自然力的作用下溶出,进入 土壤，对土壤造成污染。 • 水环境污染 水环境中的PAEs的来源主要是：含有该类化合物工业废水 的排放；固体废弃物的堆放和雨水淋洗；PVC塑料的缓慢 释放；含有PAEs的废气首先排入大气，然后通过干沉降或 雨水淋洗而进入水环境中。
邻苯二甲酸酯生物降解研究进展
化学化工系本科2004 化学化工系本科2004级3班 2004级 指导老师：彭学伟 指导老师： 郑亮
概述
• 邻苯二甲酸酯(Phthalic Acid Esters,PAEs),又 名酞酸酯,是目前世界上生产量最大、应用面广的 人工合成有机化合物,它们被广泛用作塑料助剂、 油漆溶剂、合成橡胶、和涂料等的增塑剂等。邻 苯二甲酸酯具有很低的水溶性,易溶于有机溶剂, 对固体颗粒、生物体表现出很强的吸附性和亲和 性，随着时间的推移,可由塑料中迁移到外环境, 而广泛存在于大气、水体、土壤以及生物体中。 国内外大量实验显示:邻苯二甲酸酯具有致畸 性、致突变性、致癌性及生殖毒性，是环境中重 要的有机污染物之一。
致谢
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邻苯二甲酸酯的好氧生物降解
• 好氧生物降解的测试方法
邻苯二甲酸酯生物降解的测试方法有多种。可以测定基质的消失，即 初级生物降解（Primary biodegradation）测试；也可测定目标产物 的形成，即终极生物降解（Ultimate biodegradation）测试。可以 在测试系统中添加接种物，也可以不加接种物。在添加接种物的情况 下，可以直接应用，也可以先对接种物进行驯化。还可以对研究对象 进行原位生物降解测试或进行微宇宙研究（microcosm study）。
邻苯二甲酸酯的生物降解 邻苯二甲酸酯的生物降解
• 生物降解是从环境中分离出对邻苯二甲酸 酯具有降解效果的菌株进行培养、试验、 筛选，然后用于饮用水、废水处理。影响 生物降解性的主要因素有微生物的代谢活 性、适应性(自我调节适应新的环境)、环境 状况(如温度、酸碱度、营养元素、被降解 物质的浓度等)以及被降解物质的化学结构 等。