氯酚类有机物的厌氧生物降解性与其定量结构-性质关系的研究

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本文对氯酚类有机物的厌氧生物降解性与其定量结构-性质关系(QSPR)进行了的研究。试验中,主要考查了投加不同氯酚对污泥驯化的效果;研究了共基质条件下氯酚类有机物在实验室培养污泥中的降解性及对产甲烷活性的毒性;建立了氯酚类有机物的定量结构-性质关系(QSPR)模型,以揭示其降解机理及途径。试验结果表明:(1)厌氧微生物具有(还原脱氯)降解氯酚的潜力,诱导此种潜力所需的时间较短,而富集一定量的具有降解活性的微生物则需较长的时间;氯酚的化学结构对厌氧污泥驯化效果影响很大,降解速率趋势为:TCP>TeCP>DCP>PCP。(2)实验室培养的不同污泥对各种氯酚的降解性差别很大。在未驯化污泥中,PCP和TeCP 易于降解,其它氯酚是可生物降解的,降解性大小顺序为: PCP>TeCP>TCP>MCP>DCP;在PCP 驯化污泥中,七种氯酚是可生物降解的,降解性大小顺序为:PCP>TeCP>TCP>MCP>DCP;在TeCP 驯化污泥中,TeCP、PCP和2-CP 是可生物降解的,3-CP 是初级生物降解的,其余的三种氯酚难于降解,降解性大小顺序为:TeCP>PCP> 2-CP>3-CP>TCP>4-CP>DCP;在TCP 驯化污泥中,TCP、DCP 和4-CP 是可生物降解的,TeCP 和4-CP 是初级生物降解的,PCP 和3-CP难于降解,降解性大小顺序为:TCP>DCP>TeCP >3-CP>4-CP>PCP>2-CP;在DCP驯化污泥中,PCP、TCP、DCP、2-CP、3-CP 和4-CP 是可生物降解的,TeCP 难于降解,降解性大小顺序为:2-CP >DCP>4-CP>3-CP >TCP > PCP> TeCP。(3)在未驯化污泥中,投加PCP 和TeCP,对产甲烷活性产生抑制作用,并随着投加浓度的增大,抑制作用越强;投加不同浓度的TCP 和DCP 对产甲烷活性既有抑制作用,又有促进作用,并且,这种促进作用要求一级基质和二级基质有一定的比值; 比较氯酚类有机物的毒性,可知它们的短期接触毒性大小顺序为:TCP> DCP>TeCP>PCP> 2-CP、3-CP>4-CP。(4)采用PLS 回归分析的方法,对厌氧生物降解性数据(logK)进行了定量结构-性质关系(QSPR)的研究。研究表明,氯酚的分子体积和绝对硬度越大,其厌氧生物降解速率越大;降解速率常数(logK)随分子的Ehomo、CCR 和QCl+的增大而增大,随TE、EE 、HOF 和QH+的增大而减小;最弱的碳氯键的断裂在氯酚类有机物的还原脱氯过程中起着非常重要的作用。(5)以分子轨道理论为基础,应用键级(BO),预测氯酚类有机物的厌氧生物降解途径,经比较,预测结果与已有实验结果一致。
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