有机污染物的降解
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• 水解产物一般比原来化合物更易为生物降解。
水解速率与pH值有关
种类
有机卤化物 环氧化物 脂肪酸酯 芳香酸酯 酰胺 氨基甲酸酯 磷酸酯
酸催化
无 3.18☺ 1.2～3.1 3.9～5.2 ☺ 4.9～7 ☺ <2 2.8~3.6
碱催化
>11 >10 5.2~7.1 ☺ 3.9～5.0☻ 4.9~7☻ 6.2~9☻ 2.5~3.6
• 注意那些本身不易挥发，但是经过一些化学反 应后能生成易挥发物质的玩意： CN-这个东西本来是不易挥发的，但是与H＋结 合后生成易挥发的HCN，毒性100倍的增强。
CO2就可以使CN－挥发
CN－+CO2+H2O→HCN+HCO3-
水解作用
• 水解作用是有机化合物官能团X-和水中 的OH-发生交换， RX+H2O → ROH+HX 反应步骤还可以生成一个或多个中 间体，有机物通过水解作用而改变了原 化合物的化学结构。
有环境条件下，可能发生水解的官能团类有烷 基卤，酰胺，胺，氨基甲酸酯，羧酸酯，环氧化 物，腈，膦酸酯，磷酸酯，磺酸酯，硫酸酯等。
• 水解作用可以改变反应分子，但并不能总是生 成低毒的产物（如2，4-D酯类水解生成毒性更 大的2，4-D酸）。
• 水解作用产物可能比原来的化合物更易或更难 挥发，与pH值有关的离子化水解产物的挥发 性可能是零。
原理：一个光吸收分子可能将他的过剩能量转移到
一个受体分子，导致受体反应. 典型方法：TiO2/UV光催化法 典型物质：酚类及一些苯系物
机理：
• TiO2是一种半导体，它的能带是不连续的，可分为价 带、导带和禁带。当能量大于或等于禁带能量的光照射 到半导体时，处于价带中的电子（e—）被激发跃迁至 导带，在价带产生相应的空穴(h+)。
毛绍春等人还研究了UV/Fenton/TiO2催化作用下 对含酚废水的处理情况,COD去除率>95 %,氨氮去除率 >90 %。
氧化反应
有机物在水环境中遇到的氧化剂主要有： 1O2（单重态氧）、RO2·、RO ·和·OH。
RO2·＋ArOH→RO2H+ArO · RO2·＋ArNH2→RO2H+ArNH ·
• 选择纳米级TiO2作为光催化剂主要考虑以下2个因素： 其一是纳米级TiO2粒径小，表面原子数多，光吸收效 率提高，增大了表面光生载流子的浓度，提高光催化效 率；其二是粒径越小，单位质量的粒子数越多，比表面 积也就越大，表面吸附的OH—、H2O增多，增大了光 催化反应速率。
• 实例：
TiO2降解印染废水可使CODCr为268mg/L的印染 废水脱色率96 %,CODCr去除率为86 %。（夏金虹）
种过程的贡献。
• 对于具有两个环的PAH 化合物来说，有较大挥 发性。例如飘浮海面的原油中所含的萘很容易 在一定水温、水流、风速条件下挥发逸散到大 气中去，但存在于水体中具有4 或4 个以上苯 环的PAH 化合物在任何环境条件下都是不易挥 发的。
• 包括很多芳烃（苯、甲苯、二甲苯、乙苯等） 在内的许多有机物都具有易挥发特性。由此组 成了一个有机化合物大类，被称为挥发性有机 化合物类（VOCs）。
• 环氧乙烷是一种广谱、高效的气体杀菌消毒剂。对消 毒物品的穿透力强，可达到物品深部，可以杀灭大多 数病原微生物。
但 是
• 氧乙烷对人及动物的毒性高于四氯化碳和氯仿，和氨 气相似。本品对眼、呼吸道有腐蚀性。还可出现肝、 肾损害和溶血现象。
光解作用
➢ 有机物真正的分解，一般不可逆。 ➢ 但是光解后的产物可能毒性更大
☺水环境pH值范围在5<pH<8之内，酸催化是主要的。 ☻水环境pH值范围在5<pH<8之内，碱催化是主要的。
重要物质的水解作用
• 环氧乙烷： O / \ +H2O →HOCH2CH2OH
CH2 - CH2 水解产物乙二醇是 一种重要的化工
原料，其主要用途是制造聚酯树脂和防 冻剂
• 室温、常压下为无色气体，比空气重，密度为1.52,具 芳香醚味；当温度低于10.8℃时，气体液化。无色透 明，能与水以任意比例混溶，并能溶于常用有机溶剂 和油脂。
DDT的光解产物DDE比DDT的滞留时 间长 ➢ 光解可分为：直接光解、间接光解
原理：光以具有能量的光子与物质作用，物质分子
物质分子能够吸收光子而产生能级的跃迁。
典型物质：卤代烃、醛类
例：HCHO是水体中重要光吸收物质， 它能吸收290～370 nm波长范围内的光，并进行光解： HCHO + hν→ HCO·+ H· λ＜370 nm → CO +H2 λ＜320 nm 当290 n m＜λ＜320 nm时，Φ为0.71～0.78。 （其中Φ 为光量子产率）
• 当光生电子及空穴迁移到TiO2表面，并与吸附在TiO2 表面的H2O、O2等发生作用，生成·OH、·O2-等高活 性基团，进而氧化水中绝大多数有机污染物和部分无机 物。为使光催化反应有效进行，就需减少电子和空穴的 复合。一方面，空穴h+可被TiO2表面的束缚水和羟基 俘获，或被体系中额外加入的一些空穴俘获剂俘获，使 体系中有足够的高活性的电子e—；另一方面，反应液 中存在的电子受体如溶解氧或加入的强氧化剂作为电子 受体，消除光生e—，实现空穴与电子的有效分离，提 高催化效率。
生物降解作用
引起有机污染物分解的最重要的环境因素。 条件控制：
微生物驯化 pH值 温度——微生物的生态幅、酶的活性 底物浓度 营养 化合物结构
• 驯化：
让某个物种长期生活在某种环境之下，导致该种的 耐性限度的改变。
试验结果表明驯化作用对微生物降解苯酚的影响 很大。微生物未经驯化时，降解苯酚需约3小时的停滞 期，且停滞期随苯酚浓度增大而延长。经苯酚驯化的 微生物，可立即降解苯酚。分别用0.5mg/L和1.0mg /L 苯酚驯化的微生物去降解1.0mg /L苯酚试液，降解过 程的前4.5小时，其前者的降解百分数均小于后者，随 后二者无明显差别；对驯化后的1.0mg/L和5.0mg /L苯 酚试液降解曲线进行拟合，结果前者的降解系数（K） 小于后者降解系数，说明提高驯化微生物的浓度可加 速苯酚的降解。其它几种受试物驯化的微生物也表现 出类似结果。
降解方式
物理
化学
生物
挥发作用
挥发作用是有机物质从溶解态转入气相 的一种重要的迁移过程。
挥发作用速率依赖于有机物质的性质和水 体的特性．
•
如果有毒物质具有“高挥发”性质，那么
显然在影响有毒物质的迁移转化和归趋方面，
挥发作用是一个重要的过程。
•
然而，即使毒物的挥发作用较小时，挥发
作用也不能忽视，这是由于有机物的归趋是多
水解速率与pH值有关
种类
有机卤化物 环氧化物 脂肪酸酯 芳香酸酯 酰胺 氨基甲酸酯 磷酸酯
酸催化
无 3.18☺ 1.2～3.1 3.9～5.2 ☺ 4.9～7 ☺ <2 2.8~3.6
碱催化
>11 >10 5.2~7.1 ☺ 3.9～5.0☻ 4.9~7☻ 6.2~9☻ 2.5~3.6
• 注意那些本身不易挥发，但是经过一些化学反 应后能生成易挥发物质的玩意： CN-这个东西本来是不易挥发的，但是与H＋结 合后生成易挥发的HCN，毒性100倍的增强。
CO2就可以使CN－挥发
CN－+CO2+H2O→HCN+HCO3-
水解作用
• 水解作用是有机化合物官能团X-和水中 的OH-发生交换， RX+H2O → ROH+HX 反应步骤还可以生成一个或多个中 间体，有机物通过水解作用而改变了原 化合物的化学结构。
有环境条件下，可能发生水解的官能团类有烷 基卤，酰胺，胺，氨基甲酸酯，羧酸酯，环氧化 物，腈，膦酸酯，磷酸酯，磺酸酯，硫酸酯等。
• 水解作用可以改变反应分子，但并不能总是生 成低毒的产物（如2，4-D酯类水解生成毒性更 大的2，4-D酸）。
• 水解作用产物可能比原来的化合物更易或更难 挥发，与pH值有关的离子化水解产物的挥发 性可能是零。
原理：一个光吸收分子可能将他的过剩能量转移到
一个受体分子，导致受体反应. 典型方法：TiO2/UV光催化法 典型物质：酚类及一些苯系物
机理：
• TiO2是一种半导体，它的能带是不连续的，可分为价 带、导带和禁带。当能量大于或等于禁带能量的光照射 到半导体时，处于价带中的电子（e—）被激发跃迁至 导带，在价带产生相应的空穴(h+)。
毛绍春等人还研究了UV/Fenton/TiO2催化作用下 对含酚废水的处理情况,COD去除率>95 %,氨氮去除率 >90 %。
氧化反应
有机物在水环境中遇到的氧化剂主要有： 1O2（单重态氧）、RO2·、RO ·和·OH。
RO2·＋ArOH→RO2H+ArO · RO2·＋ArNH2→RO2H+ArNH ·
• 选择纳米级TiO2作为光催化剂主要考虑以下2个因素： 其一是纳米级TiO2粒径小，表面原子数多，光吸收效 率提高，增大了表面光生载流子的浓度，提高光催化效 率；其二是粒径越小，单位质量的粒子数越多，比表面 积也就越大，表面吸附的OH—、H2O增多，增大了光 催化反应速率。
• 实例：
TiO2降解印染废水可使CODCr为268mg/L的印染 废水脱色率96 %,CODCr去除率为86 %。（夏金虹）
种过程的贡献。
• 对于具有两个环的PAH 化合物来说，有较大挥 发性。例如飘浮海面的原油中所含的萘很容易 在一定水温、水流、风速条件下挥发逸散到大 气中去，但存在于水体中具有4 或4 个以上苯 环的PAH 化合物在任何环境条件下都是不易挥 发的。
• 包括很多芳烃（苯、甲苯、二甲苯、乙苯等） 在内的许多有机物都具有易挥发特性。由此组 成了一个有机化合物大类，被称为挥发性有机 化合物类（VOCs）。
• 环氧乙烷是一种广谱、高效的气体杀菌消毒剂。对消 毒物品的穿透力强，可达到物品深部，可以杀灭大多 数病原微生物。
但 是
• 氧乙烷对人及动物的毒性高于四氯化碳和氯仿，和氨 气相似。本品对眼、呼吸道有腐蚀性。还可出现肝、 肾损害和溶血现象。
光解作用
➢ 有机物真正的分解，一般不可逆。 ➢ 但是光解后的产物可能毒性更大
☺水环境pH值范围在5<pH<8之内，酸催化是主要的。 ☻水环境pH值范围在5<pH<8之内，碱催化是主要的。
重要物质的水解作用
• 环氧乙烷： O / \ +H2O →HOCH2CH2OH
CH2 - CH2 水解产物乙二醇是 一种重要的化工
原料，其主要用途是制造聚酯树脂和防 冻剂
• 室温、常压下为无色气体，比空气重，密度为1.52,具 芳香醚味；当温度低于10.8℃时，气体液化。无色透 明，能与水以任意比例混溶，并能溶于常用有机溶剂 和油脂。
DDT的光解产物DDE比DDT的滞留时 间长 ➢ 光解可分为：直接光解、间接光解
原理：光以具有能量的光子与物质作用，物质分子
物质分子能够吸收光子而产生能级的跃迁。
典型物质：卤代烃、醛类
例：HCHO是水体中重要光吸收物质， 它能吸收290～370 nm波长范围内的光，并进行光解： HCHO + hν→ HCO·+ H· λ＜370 nm → CO +H2 λ＜320 nm 当290 n m＜λ＜320 nm时，Φ为0.71～0.78。 （其中Φ 为光量子产率）
• 当光生电子及空穴迁移到TiO2表面，并与吸附在TiO2 表面的H2O、O2等发生作用，生成·OH、·O2-等高活 性基团，进而氧化水中绝大多数有机污染物和部分无机 物。为使光催化反应有效进行，就需减少电子和空穴的 复合。一方面，空穴h+可被TiO2表面的束缚水和羟基 俘获，或被体系中额外加入的一些空穴俘获剂俘获，使 体系中有足够的高活性的电子e—；另一方面，反应液 中存在的电子受体如溶解氧或加入的强氧化剂作为电子 受体，消除光生e—，实现空穴与电子的有效分离，提 高催化效率。
生物降解作用
引起有机污染物分解的最重要的环境因素。 条件控制：
微生物驯化 pH值 温度——微生物的生态幅、酶的活性 底物浓度 营养 化合物结构
• 驯化：
让某个物种长期生活在某种环境之下，导致该种的 耐性限度的改变。
试验结果表明驯化作用对微生物降解苯酚的影响 很大。微生物未经驯化时，降解苯酚需约3小时的停滞 期，且停滞期随苯酚浓度增大而延长。经苯酚驯化的 微生物，可立即降解苯酚。分别用0.5mg/L和1.0mg /L 苯酚驯化的微生物去降解1.0mg /L苯酚试液，降解过 程的前4.5小时，其前者的降解百分数均小于后者，随 后二者无明显差别；对驯化后的1.0mg/L和5.0mg /L苯 酚试液降解曲线进行拟合，结果前者的降解系数（K） 小于后者降解系数，说明提高驯化微生物的浓度可加 速苯酚的降解。其它几种受试物驯化的微生物也表现 出类似结果。
降解方式
物理
化学
生物
挥发作用
挥发作用是有机物质从溶解态转入气相 的一种重要的迁移过程。
挥发作用速率依赖于有机物质的性质和水 体的特性．
•
如果有毒物质具有“高挥发”性质，那么
显然在影响有毒物质的迁移转化和归趋方面，
挥发作用是一个重要的过程。
•
然而，即使毒物的挥发作用较小时，挥发
作用也不能忽视，这是由于有机物的归趋是多