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邻苯二甲酸酯生物降解性研究

夏凤毅  
【摘要】: 受教育部同济大学污染控制与废物资源化国家重点实验室访问学者基金的资助,作者开展了本课题的研究,以深入邻苯二甲酸酯类化合物的好氧生物降解性、厌氧生物降解性的认识,并探索其生物降解性与分子结构之间的相关性。经过三年的艰辛工作,取得了如下结果。 (1) 好氧混培物对邻苯二甲酸酯的生物降解速率符合一级降解动力学,用摇瓶法测定的邻苯二甲酸酯生物降解动力学方程如下: 化合物 降解动力学方程 R~2 DMP lnC=5.689-3.6984t 0.964 DEP lnC=5.749-3.446t 0.927 DnPP lnC=5.299-1.529t 0.948 DnBP lnC=5.292-1.092t 0.995 DiAP lnC=5.345-0.322t 0.977 DiHP lnC=5.399-0.325t 0.972 DnOP lnC=5.375-0.291t 0.973 DINP lnC=5.339-0.155t 0.964 DUP lnC=5.343-0.130t 0.958 好氧生物降解速率随邻苯二甲酸酯酯烷基链长度(n)的增长而减小,生物降解半衰期t_(1/2)随烷基链长度的增长而增大,这些变化趋势可用回归方程式(2-1)和式(2-3)描述。烷基链碳原子数为奇数时,降解速率常数与烷基链长度之间的相关性更加显著。 lnk_b=0.0266n~2-0.672n+2.157……………………………………………………(2-1) (r=0.975) 浙z大学俗土空学枉杜文:自尽 t10二0.039In*十0.0959n+0.0246……………………………………………………….(2一3) (r=0.972) (2) 以邻苯二甲酸二甲酯为基质时,随着浓度的提高,邻苯二甲酸二甲酯降 解速率增大,至某一浓度达到最大值,超过该阈浓度(抑制浓度)后,基质自身 对微生物降解有抑制作用。试验测得基质抑制的阈浓度为 60mg/L。 (3) 以邻苯二甲酸盐作为抑制剂时,低浓度的邻苯二甲酸盐对邻苯二甲酸二 乙酯(DEP)降解不产生影响;但当邻苯=甲酸盐浓度超过500ms/L时,对微生 物活性产生明显抑制,使DEP降解速率大大降低。 (4)在不同温度下,混合培养物对邻苯二甲酸二辛酯的降解速率常数存在明 显差异,10C时DnOP的降解率为41%,40℃时DnOP的降解率为93%。提高 温度有助于邻苯二甲酸酯的生物降解。 (5)测定了10种邻苯h甲酸酯的净产气量,并进行非线性拟合,求得如下 各种受试化合物产气量与时间之间的回归方程: 化合物 产气历程方程 扩 DMp G=0.0033t2+0刀572t.3厂09 0.961 DEp G=0.0015t2+0厂74t.4.686 0.971 D小p G=.0.005 tZ+1.247 t.9.970 0.960 dp G=.0.0047t2+1.085t.7石gi 0.962 Dthe G=0.0025t2+0刀引st+0.644 0.985 Dil.--H G=.0.0025P+0.329t.1.418 0.968 DnOP G=0.0016t2+0.0636t+0.753 0.996 DIN’p G=.0.0033 tZ+0.482 t.2二54 0.979 DU’p G=.0.0008 tZ+0.262 t.1.256 0.985 DTDP G一.0.0003t2+0103t+0.0121.976 (6)以美国EPA的标准判断,DMP、DEP、DnPP和MP为可厌氧生物降 解的基质,DnAP、DIHP、DnOP、DIN’P、DUP、DfoP属于不可厌氧生物降解 的基质。测试条件下,受试邻苯H甲酸酯的厌氧生物降解半衰期为 sl.5~1022.7 天。即使判为可厌氧生物降解的低分子量邻苯二甲酸酯,其厌氧生物降解的半衰 期也长达sl.5天以上。 (7)邻苯二甲酸酯终极厌氧生物降解受其分子结构制约:烷基链越长,受试 化合物的厌氧生物转化率越低,厌氧生物降解的半衰期越长。应用建立的回归方 程(式3-4和式3-6)可以从烷基链的碳数大致推断邻苯二甲酸酯的厌氧生物降 解性状。 i且云 /” 互凤戳俗 文:如阜二甲戳口止的降扉糙砰翼 G二0.slsn*一11.66n+71.70……………………………………………………………..(3个 (r=0.961) nt;o二一0.oil6n*+0.360n+3.95………………………………………………………..(3个 (r=0.929) (8)对分子结构(用分子连接指数MCI描述)、分子量(MW)、分配系数 OogKowL 电性参数(卜)和Wener路径指数(Wu)与邻苯二甲酸酯好氧生 物降解速率常数、降解半衰期之间的关系进行多元回归分析,建立了分子结构参 数与好氧降


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