第三章第九讲 水环境化学

第三章第九讲水环境化学第一页，共二十七页，编辑于2023年，星期四☆溶解在水中（溶解作用）；☆被水中胶体物质、悬浮颗粒物、沉积物吸附从水相转入底泥（吸附作用）；☆水中有机污染物还可被水生生物富集，也可通过直接饮用或经由食物链的富集而归宿于人体（生物富集作用）。第二页，共二十七页，编辑于2023年，星期四

1、有机物的降解作用

（1）定义：较高分子量的有机物分解成较小分子量的物质，最后变成简单化合物(如CO2和H2O)的过程。（2）产物：

氧化路线：CO2、硫酸盐、硝酸盐、磷酸盐等。

还原路线：甲烷、硫化氢、氨、磷化氢等。

（3）形式：化学降解、生物降解和光化学降解。第三页，共二十七页，编辑于2023年，星期四（4）化学降解：

有机物的化学降解可通过氧化、还原、水解等反应完成。①氧化反应：是指在有机物分子中的加氧或脱氢的反应。例如：

2CH3OH(甲醇

)+O2=2HCHO(甲醛)+2H2O(脱氢氧化)

2HCHO(甲醛)+O2=2HCOOH(甲酸)

(加氧氧化)第四页，共二十七页，编辑于2023年，星期四

不易被氧化的：饱和的脂肪烃、含有苯环结构的芳香烃、含氮的脂肪胺类化合物等；

容易被氧化的：醛、芳香胺、不饱和的烯烃和炔烃、醇及含硫化合物(如硫醇、硫醚)等。

第五页，共二十七页，编辑于2023年，星期四②还原反应：

在有机物分子中加氢或脱氧的反应称为有机物的还原反应。例如：

HCHO(甲醛)+H2→CH3OH(甲醇

)(加氢还原)

第六页，共二十七页，编辑于2023年，星期四③水解反应：

有机物在酸或碱的催化下，与水反应生成分子量较小的物质的反应。

易水解的：酯类物质、饱和的卤代烃、胺

难水解的：不饱和卤代烃、芳香烃,如氯乙烯、氯苯、多氯联苯等。第七页，共二十七页，编辑于2023年，星期四第八页，共二十七页，编辑于2023年，星期四（5）光化学降解

某些有机物在紫外光或可见光作用下能发生一定程度的降解反应。实验证明：DDT、辛硫磷、三硝基甲苯、苯并(a)蒽、多环芳烃等均可发生光化学反应。

第九页，共二十七页，编辑于2023年，星期四

例子：用波长254nm的紫外光照射DDT的己烷溶液，发现15min内DDT损失43%；1h内损失70%；4h内损失97%；其光化学反应的主要产物是DDE和DDD。反应过程可表示如下：第十页，共二十七页，编辑于2023年，星期四.第十一页，共二十七页，编辑于2023年，星期四第十二页，共二十七页，编辑于2023年，星期四第十三页，共二十七页，编辑于2023年，星期四（6）生物降解：

基本反应可分为两大类，即水解反应和氧化反应。①生化水解反应（P125）生化水解反应是指有机物在水解酶的作用下与水发生的反应。易发生生化水解的：糖类、脂肪和油类（酯）、蛋白质等。第十四页，共二十七页，编辑于2023年，星期四多糖（如淀粉、纤维素）水解酶或辅酶糖类的生化水解（P124--125）注：ROH(甲醇

)、RCOR(丙酮)、RCOOH(醋酸)第十五页，共二十七页，编辑于2023年，星期四②生化氧化反应

有机物的生化氧化大多数是脱氢氧化。脱氢氧化时可从-CHOH-或-CH2-CH2-

基团上脱氢，如：

第十六页，共二十七页，编辑于2023年，星期四

水体中各类有机物氧化时按照一定的程序演变，形成某种固定的格式。

饱和烃的氧化按醇、醛、酸的程序进行：

-2第十七页，共二十七页，编辑于2023年，星期四

芳香族化合物的氧化按酚、二酚、醌、环分裂的程序进行：

第十八页，共二十七页，编辑于2023年，星期四2、石油的降解（P126）

石油是由烷烃、环烷烃、烯烃、芳香烃和杂环化合物等组成。石油在水中可光化学降解或生物降解。第十九页，共二十七页，编辑于2023年，星期四

（1）光化学降解：在阳光照射下，石油中的烷烃及侧链芳烃受激发活化进行光化学氧化。据测，油浓度为2000kg/km3的水面，油膜厚度2.5μm，由于光化学氧化，几天光照即能把油膜清除。光化学降解对于清除油膜污染有重要作用。第二十页，共二十七页，编辑于2023年，星期四（2）生物降解（P126）水体中微生物在降解石油烃方面起着重要作用。与一般耗氧有机物相比，石油的生物降解较难、速度较慢，但比化学氧化快10倍左右。烃类的生物降解顺序为：直链烃＞支链烃＞芳烃＞环烷烃。

第二十一页，共二十七页，编辑于2023年，星期四①饱和烷烃的降解：饱和烃的降解按醇、醛、酸的氧化途径进行，最后分解为CO2和H2O。

第二十二页，共二十七页，编辑于2023年，星期四②烯烃的降解

当双键在中间位置时，主要的降解途径与饱和烷烃相似。当双键位在碳1和碳2位时，在不同微生物的作用下，主要降解途径有三种：即烯烃的不饱和端氧化成环氧化物、不饱和末端氧化成醇、饱和末端氧化成醇。第二十三页，共二十七页，编辑于2023年，星期四第二十四页，共二十七页，编辑于2023年，星期四③芳香烃的降解：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，然后苯环分裂成有机酸，再经有关生化反应，最终分解为二氧化碳和水。

第二十五页，共二十七页，编辑于2023年，星期四

④环烷烃降解：环烷烃最稳定，只有