化学物质的分子结构对生物降解的影响

化学物质的分子结构对生物降解的影响中国给水排水CHINAWATER&WASTEWATER1999年第5期第15卷Vol.15No.51999某些化学物质的分子结构对生物降解的影响张自杰马若冰刘玉川近几十年来，难生物降解有机物质给人类带来了难以解决的环境问题，受到环境工程、环境化学等领域的关注。难生物降解有机物质多是有机合成化合物，其在分子构造方面的特异性使微生物体内存在的传统降解酶系统难于产生分解的催化作用，因此它们在环境中长期存在。本文从有关的论文、资料中选择其中一些常见的有机物质，就其分子结构对生物降解性能、进程的影响等问题加以归纳、综述。1碳氢化合物的生物降解图1所示是烷属烃(R-CH2-CH3)的生物降解性能试验结果。从图1可见，烷属烃的生物降解性能是较低的，含有1～5个碳原子的烷属烃完全不能被降解，8个以上的碳原子其生物降解性能随碳原子数的增加有所提高，但也比较微弱，而且在碳原子数达到12以上时生物降解性即行下降。E--需氧率，以计算的COD值的百分数计图1烷属烃(R-CH2-CH3)的生物降解性能烷属烃能够从两侧进行氧化，并形成一羧酸和二羧酸。首先被氧化的是位于末端的甲基，辅助性的氧化是形成二羧酸的α、ω-氧化，继之则进行β-氧化。对烷属烃进行降解的微生物组成，是假单胞菌属(Pseudomonas)、杆菌属(Bacterium)和分枝杆菌属(Mycobacterium)。2有机酸的生物降解对有机酸降解氧化性能的试验结果示于图2。对饱和一羧酸已确证，碳原子数增高生物降解性能有所降低，从C10开始下降，到C20即完全不能降解。与上述规律相反，碳原子数为C6及C7的有机酸较C4及C5更易于生物降解。从C12开始，进行有机酸的生物降解，就应当对微生物进行驯化了。当在有机酸中存在双键时，生物降解性能有所增高，如存在两个双键，生物降解性能将大幅度提高。1.饱和一羧酸2.不饱和一羧酸3.饱和二羧酸图2有机酸生物降解性能的试验结果在二羧酸中，生物降解性能高的仅仅是碳原子数为4的琥珀酸(丁二酸)。试验结果还确证，碳原子数为偶数的有机酸，其生物降解性能高于碳原子数为奇数的有机酸。将双键引入二羧酸，所得结果与在一羧酸产生的结果相反。未饱和二羧酸的降解性能低于饱和二羧酸，例如富马酸(反式丁烯二酸)和马来酸(顺式丁烯二酸)［二者为立体异构体］的生物降解性能低于琥珀酸(丁二酸)。酒