多环芳烃的降解讲诉
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多环芳烃及其降解
专业：环境科学 学号：20131331 姓名：王慕华
• 一、概念及分类 • 二、来源 • 三、分布 • 四、理化性质及毒性 • 五、在环境中的转换 • 六、降解
一、概念及分类
• 多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons简称PAHs)
是指分子中含有两个或两个以上苯环的碳氢化合物。可分为芳香稠环 型及芳香非稠环型。
工业锅炉和 2096 生活锅炉 工业生产 1045
20ห้องสมุดไป่ตู้7
垃圾焚烧及 1345 失火
26.8
机动车辆
549
10.9
荧蒽
芘
2900
2200
——
1400
三、分布
多环芳烃广泛存在于 人类生活的自然环境 如大气、水体、土壤、 作物和食品中。
四、理化性质及毒性
物理性质
1、熔点和沸点较高； 2、多环芳烃大多具有共
萘、荧蒽、苯并[b]荧蒽、 苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、 茚并[1,2,3-c,d]芘、 苯并[g,h,i]苝
五、在环境中的迁移转换
在环境中的迁移转换
天然和人为来源的PAHs一方面直接进入大气、水和 土壤，另一方面大气中PAHs以干、湿沉降或气－液、气 －固交换进入水体或土壤，土壤中的PAHs进一步通过地 表径流或灌溉方式进入水体。河流水体中，PAHs主要溶 解于水中或吸附在悬浮颗粒物上。由于PAHs的憎水性， 因此，大量PAHs易于被悬浮物吸附，一方面以吸收方式 进入生物相，另一方面以沉积方式进入沉积物。吸附在 沉积物上的PAHs因再悬浮作用而再次进入水相，成为流 动的污染物。因此，沉积物是河流中PAHs最终的“汇” 和潜在的“源”。
生物降解
• 微生物降解PAHs的基本过程是,PAHs通过两种 途径进入微生物（包括真菌和细菌）细胞中:
一种是真菌氧化，真菌在其胞内单加氧酶作用下先 将一个氧原子加到PAHs的C-C键上形成C-O键，然 后再以同样的方式加入另外一个氧原子，从而生成 芳烃氧化物，芳烃氧化物在非酶促结构重组中失去 一个氧原子变成酚类，并在环氧化物水解酶作用下 还原形成反-二醇； 另一种是氧分子在细菌双加氧酶作用下同时将两个 氧原子加到PAHs上，将PAHs氧化成芳烃过氧化物， 在芳烃过氧化物上加H得到顺-二醇。
稠环型即碳原子为两个苯环所共有。如：
PAH
萘
蒽
非稠环型即苯环与苯环之间各由一个碳原子相连。如：
联苯
联三苯
几种多环芳烃的结构
二、来源
天然来源主要是陆地和水生生物的合成、森林和草原火灾、火山爆发等,在 这些过程中均会产生PAHs。
人为来源环境中多环芳烃的主要来源包括化学工业污染源、交通运输污染 源、生活污染源和其他人为源。主要是由各种矿物燃料（如煤、石油、天 然气等）、木材、纸以及其他含碳氢化合物的不完全燃烧或在还原气氛下 热解形成的。
主要热解成因产生苯并[ɑ]芘(BaP)的估计量
来源
排放量 （t•a-1)
占总量的百 分比
41.6
工业锅炉与家用锅炉排放的烟气中PAH的比 较（单位:ug/m3) 多环芳烃 家用炉灶 111 57 32 1000 780 1800 1300 96 200 1200 250 910 —— 工业锅炉 3.30 吖啶 苯并[]喹啉 菲啶 苯并[ɑ]芘 蒽 菲 苯并[ɑ]蒽
苯并[ɑ]芘的降解
真菌在细胞内细胞色素P450酶作用下，首先一个一个地苯 并[a]芘上加入氧原子形成环氧化物中间体，然后再断开形成二 氢二醇苯并[a]芘化合物，在真菌作用下二氢二醇苯并[a]芘化合 物转化成一种四氢四醇苯并[a]芘化合物，接着发生去氢反应使 苯环断开，变成一种芘的化合物，随后再按芘的结构代谢。
化学法
化学法主要有超临界水氧化法、湿式氧化法、声化学氧化法和光 催化氧化法等。
生物法
生物降解主要是通过微生物和植物的新陈代谢作用,将环境中 的有机污染物就地降解成CO2和H2O,或转化为无害物质。修复 污染的生物主要是微生物（细菌和真菌）、植物和菌根。微生 物降解PAHs一般有2种方式:一种是以PAHs为唯一碳源和能源; 另一种是将PAHs与其他有机质进行共代谢。
而多环芳烃PAH对动物的致癌作用也早已被试验所证实。动物试验证明： 多环芳烃对小白鼠有全身反应．如同时受日光作用，可加快小白鼠死亡。 当多环芳烃质量浓度为0.01mg/L时，小白鼠条件反射活动有显著变化。
中国环境优先污染物黑名单
• 8.多环芳烃类
• 美国环保局已将 16 种多环芳烃列为“优先污染物”黑名单 中，我国也将 7 种多环芳烃列入“中国环境优先控制污染物” 黑名单
降解 光氧化
生物合成火山 活动
生物还原
多环芳烃 大气
呼吸
碳氢化合物 高温热解
水
人体
食入
土壤
植物
动物
食物
六、降解
物理法 通常包括混凝沉淀、吸附、萃取、蒸馏等。物理方法操作相对简 便,较适用于高浓度的PAHs工业废水或废液及事故性污染的处理。 但它只能使污染物发生形态和地点的变化,不能彻底解决PAHs引起 的污染问题,常作为一种预处理手段,与其他处理方法联合使用。
轭体系，因此其溶液有一 定荧光； 3、苯环数量与其在土壤 中的衰减量呈负相关； 4、双环Pahs的半衰期 小于10天；三环PAHs的半 衰期小于100天；而大多数 四环、五环PAHs的半衰期 一般都大于100 天。
化学性质
1、苯环的排列方式决定
着PAHs的稳定性，非线形 排列较线形排列稳定； 2、PAHs在水中不易溶解， 易溶于苯类芳香性溶剂中； 3、双环和三环PAHs极易 被生物降解，而四环、五 环和六环PAHs却很难被生 物降解。
毒性
多环芳烃PAH对人体的主要危害部位是呼吸道和皮肤。人们长期处于多环 芳烃污染的环境中，可引起急性或慢性伤害。常见症状有日光性皮炎，痤 疮型皮炎、毛囊炎及疣状生物等。
多环芳烃PAH落在植物叶片上．会堵塞叶片呼吸孔，使其变色，萎缩，卷 曲，直至脱落，影响植物的正常生长和结果。例如：受多环芳烃污染的大 豆叶片发红．离植掉落，使果荚很小或不结粒。
微生物降解PAHs的一般氧化过程
不同的途径有不同的中间产物，但普遍的中间产物是： 邻苯二酚，2，5-二羟基苯甲酸，3，4-二羟基苯甲酸。邻 苯二酚是普遍的中间产物，具体的化合物依赖于羟基组的 位置，有正、对或其它。这些代谢物经过五种相似的途径 降解：环碳键断裂，丁二酸，反丁烯二酸，丙酮酸，乙酸 或乙醛。这些物质都能被微生物利用合成细胞蛋白，最后 产物是二氧化碳和水。
专业：环境科学 学号：20131331 姓名：王慕华
• 一、概念及分类 • 二、来源 • 三、分布 • 四、理化性质及毒性 • 五、在环境中的转换 • 六、降解
一、概念及分类
• 多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons简称PAHs)
是指分子中含有两个或两个以上苯环的碳氢化合物。可分为芳香稠环 型及芳香非稠环型。
工业锅炉和 2096 生活锅炉 工业生产 1045
20ห้องสมุดไป่ตู้7
垃圾焚烧及 1345 失火
26.8
机动车辆
549
10.9
荧蒽
芘
2900
2200
——
1400
三、分布
多环芳烃广泛存在于 人类生活的自然环境 如大气、水体、土壤、 作物和食品中。
四、理化性质及毒性
物理性质
1、熔点和沸点较高； 2、多环芳烃大多具有共
萘、荧蒽、苯并[b]荧蒽、 苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、 茚并[1,2,3-c,d]芘、 苯并[g,h,i]苝
五、在环境中的迁移转换
在环境中的迁移转换
天然和人为来源的PAHs一方面直接进入大气、水和 土壤，另一方面大气中PAHs以干、湿沉降或气－液、气 －固交换进入水体或土壤，土壤中的PAHs进一步通过地 表径流或灌溉方式进入水体。河流水体中，PAHs主要溶 解于水中或吸附在悬浮颗粒物上。由于PAHs的憎水性， 因此，大量PAHs易于被悬浮物吸附，一方面以吸收方式 进入生物相，另一方面以沉积方式进入沉积物。吸附在 沉积物上的PAHs因再悬浮作用而再次进入水相，成为流 动的污染物。因此，沉积物是河流中PAHs最终的“汇” 和潜在的“源”。
生物降解
• 微生物降解PAHs的基本过程是,PAHs通过两种 途径进入微生物（包括真菌和细菌）细胞中:
一种是真菌氧化，真菌在其胞内单加氧酶作用下先 将一个氧原子加到PAHs的C-C键上形成C-O键，然 后再以同样的方式加入另外一个氧原子，从而生成 芳烃氧化物，芳烃氧化物在非酶促结构重组中失去 一个氧原子变成酚类，并在环氧化物水解酶作用下 还原形成反-二醇； 另一种是氧分子在细菌双加氧酶作用下同时将两个 氧原子加到PAHs上，将PAHs氧化成芳烃过氧化物， 在芳烃过氧化物上加H得到顺-二醇。
稠环型即碳原子为两个苯环所共有。如：
PAH
萘
蒽
非稠环型即苯环与苯环之间各由一个碳原子相连。如：
联苯
联三苯
几种多环芳烃的结构
二、来源
天然来源主要是陆地和水生生物的合成、森林和草原火灾、火山爆发等,在 这些过程中均会产生PAHs。
人为来源环境中多环芳烃的主要来源包括化学工业污染源、交通运输污染 源、生活污染源和其他人为源。主要是由各种矿物燃料（如煤、石油、天 然气等）、木材、纸以及其他含碳氢化合物的不完全燃烧或在还原气氛下 热解形成的。
主要热解成因产生苯并[ɑ]芘(BaP)的估计量
来源
排放量 （t•a-1)
占总量的百 分比
41.6
工业锅炉与家用锅炉排放的烟气中PAH的比 较（单位:ug/m3) 多环芳烃 家用炉灶 111 57 32 1000 780 1800 1300 96 200 1200 250 910 —— 工业锅炉 3.30 吖啶 苯并[]喹啉 菲啶 苯并[ɑ]芘 蒽 菲 苯并[ɑ]蒽
苯并[ɑ]芘的降解
真菌在细胞内细胞色素P450酶作用下，首先一个一个地苯 并[a]芘上加入氧原子形成环氧化物中间体，然后再断开形成二 氢二醇苯并[a]芘化合物，在真菌作用下二氢二醇苯并[a]芘化合 物转化成一种四氢四醇苯并[a]芘化合物，接着发生去氢反应使 苯环断开，变成一种芘的化合物，随后再按芘的结构代谢。
化学法
化学法主要有超临界水氧化法、湿式氧化法、声化学氧化法和光 催化氧化法等。
生物法
生物降解主要是通过微生物和植物的新陈代谢作用,将环境中 的有机污染物就地降解成CO2和H2O,或转化为无害物质。修复 污染的生物主要是微生物（细菌和真菌）、植物和菌根。微生 物降解PAHs一般有2种方式:一种是以PAHs为唯一碳源和能源; 另一种是将PAHs与其他有机质进行共代谢。
而多环芳烃PAH对动物的致癌作用也早已被试验所证实。动物试验证明： 多环芳烃对小白鼠有全身反应．如同时受日光作用，可加快小白鼠死亡。 当多环芳烃质量浓度为0.01mg/L时，小白鼠条件反射活动有显著变化。
中国环境优先污染物黑名单
• 8.多环芳烃类
• 美国环保局已将 16 种多环芳烃列为“优先污染物”黑名单 中，我国也将 7 种多环芳烃列入“中国环境优先控制污染物” 黑名单
降解 光氧化
生物合成火山 活动
生物还原
多环芳烃 大气
呼吸
碳氢化合物 高温热解
水
人体
食入
土壤
植物
动物
食物
六、降解
物理法 通常包括混凝沉淀、吸附、萃取、蒸馏等。物理方法操作相对简 便,较适用于高浓度的PAHs工业废水或废液及事故性污染的处理。 但它只能使污染物发生形态和地点的变化,不能彻底解决PAHs引起 的污染问题,常作为一种预处理手段,与其他处理方法联合使用。
轭体系，因此其溶液有一 定荧光； 3、苯环数量与其在土壤 中的衰减量呈负相关； 4、双环Pahs的半衰期 小于10天；三环PAHs的半 衰期小于100天；而大多数 四环、五环PAHs的半衰期 一般都大于100 天。
化学性质
1、苯环的排列方式决定
着PAHs的稳定性，非线形 排列较线形排列稳定； 2、PAHs在水中不易溶解， 易溶于苯类芳香性溶剂中； 3、双环和三环PAHs极易 被生物降解，而四环、五 环和六环PAHs却很难被生 物降解。
毒性
多环芳烃PAH对人体的主要危害部位是呼吸道和皮肤。人们长期处于多环 芳烃污染的环境中，可引起急性或慢性伤害。常见症状有日光性皮炎，痤 疮型皮炎、毛囊炎及疣状生物等。
多环芳烃PAH落在植物叶片上．会堵塞叶片呼吸孔，使其变色，萎缩，卷 曲，直至脱落，影响植物的正常生长和结果。例如：受多环芳烃污染的大 豆叶片发红．离植掉落，使果荚很小或不结粒。
微生物降解PAHs的一般氧化过程
不同的途径有不同的中间产物，但普遍的中间产物是： 邻苯二酚，2，5-二羟基苯甲酸，3，4-二羟基苯甲酸。邻 苯二酚是普遍的中间产物，具体的化合物依赖于羟基组的 位置，有正、对或其它。这些代谢物经过五种相似的途径 降解：环碳键断裂，丁二酸，反丁烯二酸，丙酮酸，乙酸 或乙醛。这些物质都能被微生物利用合成细胞蛋白，最后 产物是二氧化碳和水。