摘要(yao):對焦化廢水中(zhong)幾種(zhong)主要(yao)的(de)含氮雜環有(you)機物(wu)(吡啶、吲(yin)哚(duo)、喹(kui)啉(lin)、異喹(kui)啉(lin)、2-甲基喹(kui)啉(lin))在缺氧(yang)(yang)條件下的(de)降解試驗研究結果表(biao)明,幾種(zhong)受試物(wu)質(zhi)在缺氧(yang)(yang)條件下均可(ke)降解,其中(zhong)吡啶的(de)降解速度遠大于其余四種(zhong)物(wu)質(zhi)。有(you)機物(wu)定(ding)量結構(gou)-生(sheng)物(wu)降解性(xing)(xing)關系(QSBR)研究表(biao)明缺氧(yang)(yang)條件下上述物(wu)質(zhi)的(de)反硝(xiao)化速率常數與分子連接性(xing)(xing)指數Xv之間有(you)較好的(de)相關性(xing)(xing)。

關鍵詞:含氮雜環有機物;缺氧;有機物定量結構-生物降解性關系;分子連接性指數Xv
　
焦化(hua)廢(fei)水(shui)中(zhong)含(han)有(you)(you)(you)大量有(you)(you)(you)毒難降(jiang)解的(de)(de)(de)有(you)(you)(you)機物(wu),如(ru)酚類、雜環芳烴(jing)、多(duo)環芳烴(jing)等[1～3]。目前,在焦化(hua)廢(fei)水(shui)的(de)(de)(de)生(sheng)物(wu)處(chu)理(li)中(zhong),缺氧(yang)(yang)是必不可(ke)少的(de)(de)(de)一個環節[4,5]。在缺氧(yang)(yang)條(tiao)件下,反硝化(hua)菌(jun)可(ke)以利用有(you)(you)(you)機碳源作為(wei)反硝化(hua)過程(cheng)的(de)(de)(de)電(dian)子供(gong)體(ti),而(er)以硝酸氮(dan)(NO-32N)或亞硝酸氮(dan)(NO-22N)作為(wei)電(dian)子受體(ti)進行厭氧(yang)(yang)呼吸(xi),因此(ci),反硝化(hua)過程(cheng)可(ke)同時達到去碳和(he)脫氮(dan)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)。本文選取焦化(hua)廢(fei)水(shui)中(zhong)幾種典(dian)型的(de)(de)(de)含(han)氮(dan)雜環有(you)(you)(you)機物(wu):吡(bi)啶、吲哚、喹啉(lin)、異喹啉(lin)、2-甲(jia)基喹啉(lin),對(dui)其(qi)進行缺氧(yang)(yang)條(tiao)件下的(de)(de)(de)間歇(xie)試(shi)驗,并對(dui)缺氧(yang)(yang)條(tiao)件下的(de)(de)(de)反硝化(hua)反應進行了有(you)(you)(you)機物(wu)定量結構-生(sheng)物(wu)降(jiang)解性關系(QSBR)研究和(he)機理(li)探討。

1　材料與方法

配(pei)制(zhi)一定質(zhi)量(liang)(liang)濃(nong)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)含(han)氮(dan)(dan)雜(za)(za)(za)(za)環(huan)化(hua)(hua)合(he)(he)物水(shui)(shui)溶液,在(zai)配(pei)制(zhi)水(shui)(shui)溶液時(shi)(shi)加(jia)入(ru)NaNO3,其(qi)質(zhi)量(liang)(liang)濃(nong)度(du)(du)是根(gen)據作者用厭氧酸化(hua)(hua)-缺(que)氧-好氧(A12A22O)生化(hua)(hua)系統(tong)處(chu)理(li)上海焦化(hua)(hua)廠廢(fei)水(shui)(shui)時(shi)(shi)缺(que)氧段進水(shui)(shui)中(zhong)m(COD)與硝態氮(dan)(dan)m(NO-x2N)的(de)(de)(de)(de)比例(li)(約(yue)為(wei)3∶1)來配(pei)制(zhi)的(de)(de)(de)(de)[4]。由于用于試驗的(de)(de)(de)(de)五種(zhong)雜(za)(za)(za)(za)環(huan)化(hua)(hua)合(he)(he)物每100mg·L-1所相(xiang)當的(de)(de)(de)(de)ρ(COD)幾乎(hu)都為(wei)300mg·L-1左(zuo)右(you),因此在(zai)配(pei)制(zhi)溶液時(shi)(shi),都以雜(za)(za)(za)(za)環(huan)化(hua)(hua)合(he)(he)物質(zhi)量(liang)(liang)濃(nong)度(du)(du)比NO-3-N質(zhi)量(liang)(liang)濃(nong)度(du)(du)為(wei)1∶1的(de)(de)(de)(de)標準來進行。試驗用污(wu)泥取自(zi)A12A22O連續流(liu)生化(hua)(hua)系統(tong)的(de)(de)(de)(de)缺(que)氧段。污(wu)泥經自(zi)來水(shui)(shui)清洗、離心(xin)去除上清液后(hou),重新置(zhi)于營養儲備液中(zhong),混勻作為(wei)備用。該備用液的(de)(de)(de)(de)揮發(fa)性(xing)懸浮污(wu)泥(MLVSS)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)濃(nong)度(du)(du)為(wei)20g·L-1。在(zai)500ml錐形(xing)瓶中(zhong),加(jia)入(ru)上述備用污(wu)泥150ml,含(han)氮(dan)(dan)雜(za)(za)(za)(za)環(huan)化(hua)(hua)合(he)(he)物的(de)(de)(de)(de)配(pei)水(shui)(shui)溶液350ml,錐形(xing)瓶中(zhong)混合(he)(he)液的(de)(de)(de)(de)MLVSS質(zhi)量(liang)(liang)濃(nong)度(du)(du)控制(zhi)在(zai)6g·L-1左(zuo)右(you)。將錐形(xing)瓶加(jia)塞(sai)置(zhi)于恒溫振蕩器內,溫度(du)(du)控制(zhi)在(zai)25～30℃。測定方法采用氣相(xiang)色譜法,五種(zhong)含(han)氮(dan)(dan)雜(za)(za)(za)(za)環(huan)化(hua)(hua)合(he)(he)物的(de)(de)(de)(de)初始質(zhi)量(liang)(liang)濃(nong)度(du)(du)均為(wei)80mg·L-1。

2　結果與討論

2.1　含(han)氮雜環有機物(wu)的降(jiang)解(jie)情況

在(zai)(zai)(zai)缺氧狀(zhuang)態(tai)下(xia)(xia)五種含氮雜環(huan)化合(he)物(wu)的降(jiang)解(jie)(jie)情況如圖1所(suo)-示(shi)。從(cong)圖1中可以(yi)看到(dao),在(zai)(zai)(zai)缺氧狀(zhuang)態(tai)下(xia)(xia),除了(le)吡(bi)啶(ding)外,其余四種受試含氮雜環(huan)化合(he)物(wu)在(zai)(zai)(zai)反應(ying)(ying)2h時都(dou)有(you)一(yi)個質量濃(nong)度迅(xun)速降(jiang)低(di)的過(guo)程,這(zhe)可認(ren)為(wei)是(shi)一(yi)個大量吸附過(guo)程。隨后,是(shi)一(yi)個緩(huan)慢降(jiang)解(jie)(jie)或馴(xun)化過(guo)程。在(zai)(zai)(zai)反應(ying)(ying)到(dao)某一(yi)時間時,質量濃(nong)度又(you)開始(shi)(shi)迅(xun)速降(jiang)低(di),直至(zhi)不能(neng)檢出,這(zhe)可認(ren)為(wei)微生物(wu)已(yi)適應(ying)(ying)該(gai)(gai)物(wu)質,從(cong)而對該(gai)(gai)物(wu)質開始(shi)(shi)大量降(jiang)解(jie)(jie)。吡(bi)啶(ding)在(zai)(zai)(zai)反應(ying)(ying)開始(shi)(shi)時沒有(you)質量濃(nong)度迅(xun)速降(jiang)低(di)的現(xian)象,而是(shi)在(zai)(zai)(zai)12h前緩(huan)慢降(jiang)解(jie)(jie),12h后迅(xun)速降(jiang)解(jie)(jie)。這(zhe)說明在(zai)(zai)(zai)缺氧狀(zhuang)態(tai)下(xia)(xia),微生物(wu)對吡(bi)啶(ding)這(zhe)種物(wu)質適應(ying)(ying)很快,在(zai)(zai)(zai)較短時間內即可有(you)效(xiao)地(di)將(jiang)吡(bi)啶(ding)完全降(jiang)解(jie)(jie)。

2.2　缺氧試(shi)驗中硝態氮的變化

圖2和(he)圖3分別為上(shang)述五種含氮(dan)雜環化(hua)(hua)合(he)物為有(you)機(ji)(ji)碳源時(shi)(shi),相應硝(xiao)(xiao)酸氮(dan)的(de)去(qu)除和(he)亞硝(xiao)(xiao)酸氮(dan)的(de)轉化(hua)(hua)情況。對比圖1和(he)圖2,可(ke)以(yi)(yi)看出(chu),在(zai)有(you)機(ji)(ji)物未(wei)得到(dao)完全(quan)降解時(shi)(shi),NO-3-N的(de)去(qu)除與時(shi)(shi)間(jian)基本(ben)上(shang)呈線性關系,在(zai)有(you)機(ji)(ji)物消耗殆(dai)盡(jin)后,NO-3-N的(de)質量(liang)濃(nong)度(du)(du)基本(ben)上(shang)不再變化(hua)(hua)。從(cong)圖1和(he)圖3中可(ke)以(yi)(yi)看出(chu),在(zai)有(you)機(ji)(ji)物未(wei)得到(dao)完全(quan)降解時(shi)(shi),NO-2-N的(de)質量(liang)濃(nong)度(du)(du)是(shi)隨著(zhu)(zhu)時(shi)(shi)間(jian)的(de)增加逐漸增大的(de),但在(zai)機(ji)(ji)物質量(liang)濃(nong)度(du)(du)不再能夠檢(jian)出(chu)時(shi)(shi),NO-2-N的(de)質量(liang)濃(nong)度(du)(du)開始下(xia)降,當(dang)反(fan)(fan)(fan)應到(dao)足夠長時(shi)(shi)間(jian)時(shi)(shi),NO-2-N可(ke)得到(dao)很好的(de)去(qu)除,這可(ke)能是(shi)反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)菌利用附著(zhu)(zhu)在(zai)污泥(ni)上(shang)的(de)少量(liang)碳源對少量(liang)的(de)NO-2-N進行(xing)反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)(xiao)化(hua)(hua)的(de)結(jie)果(guo)(如吡啶為基質的(de)情況)。在(zai)整個(ge)反(fan)(fan)(fan)應時(shi)(shi)間(jian)內,NO-2-N的(de)質量(liang)濃(nong)度(du)(du)不大于(yu)4mg·L-1,說明(ming)受試的(de)五種含氮(dan)雜環化(hua)(hua)合(he)物基本(ben)不會造(zao)成亞硝(xiao)(xiao)酸鹽氮(dan)的(de)積累,NO-3-N可(ke)以(yi)(yi)得到(dao)較完全(quan)的(de)轉化(hua)(hua)。

將圖2中NO-3-N線性(xing)去除(chu)的(de)(de)(de)部分進行回歸(gui),所得方(fang)程列(lie)于表1。從表1中可以看(kan)出,所得各(ge)方(fang)程的(de)(de)(de)相(xiang)關性(xing)很好,這說(shuo)明在以雜環化(hua)合(he)物為(wei)基質時,ρ(NO-3-N)的(de)(de)(de)降解呈(cheng)零級反應。這與WenK。shieh等[6]的(de)(de)(de)研究結果是一致的(de)(de)(de)。

2.3　含(han)(han)氮(dan)雜環化合物(wu)在(zai)(zai)缺氧生(sheng)物(wu)降解狀(zhuang)態(tai)下的(de)(de)(de)QSBR研究(jiu)在(zai)(zai)QSBR的(de)(de)(de)幾(ji)(ji)種(zhong)研究(jiu)方(fang)法中(zhong)(zhong),分子(zi)(zi)(zi)連接性(xing)指(zhi)數可(ke)以(yi)把分子(zi)(zi)(zi)中(zhong)(zhong)原子(zi)(zi)(zi)數目的(de)(de)(de)加和性(xing)和構成性(xing)(原子(zi)(zi)(zi)在(zai)(zai)分子(zi)(zi)(zi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)排列)的(de)(de)(de)結(jie)構信息譯制出(chu)來(lai)(lai)。分子(zi)(zi)(zi)連接性(xing)指(zhi)數是(shi)一(yi)種(zhong)拓撲學參數,是(shi)經計算而得的(de)(de)(de)非(fei)經驗值,不是(shi)實驗值,因而比較客觀、簡便。分子(zi)(zi)(zi)連接性(xing)指(zhi)數尤其可(ke)以(yi)較好地(di)反映雜環化合物(wu)的(de)(de)(de)特(te)點(dian),因此選(xuan)擇(ze)它來(lai)(lai)建(jian)立QSBR。表(biao)2為受試的(de)(de)(de)幾(ji)(ji)種(zhong)含(han)(han)氮(dan)雜環化合物(wu)的(de)(de)(de)分子(zi)(zi)(zi)連接性(xing)指(zhi)數Xv(參照文獻[7]中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)方(fang)法進(jin)行(xing)計算,并與(yu)有關資料[8]進(jin)行(xing)核(he)對)。

將表1的(de)反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)速率(lv)常數K與(yu)其(qi)對(dui)應基(ji)質(zhi)的(de)Xv進行(xing)回歸,回歸方程見式(1),其(qi)相關系(xi)數R2=0。980,可(ke)見方程(1)可(ke)以較好地(di)反(fan)(fan)(fan)映含氮雜環化(hua)(hua)合(he)物的(de)結構與(yu)以其(qi)為碳源時的(de)反(fan)(fan)(fan)硝(xiao)化(hua)(hua)速率(lv)的(de)關系(xi)。

K=-0.2922Xv+1.2552 (1)
　　
由式(shi)(1)可(ke)以(yi)(yi)看(kan)出(chu),含(han)氮雜(za)(za)環(huan)(huan)(huan)化(hua)合(he)物的(de)(de)(de)(de)(de)分子連接性指數Xv越小,K值越大(da),即以(yi)(yi)該種含(han)氮雜(za)(za)環(huan)(huan)(huan)化(hua)合(he)物為(wei)碳源(yuan)時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)反硝(xiao)化(hua)速(su)率越大(da),在本試驗的(de)(de)(de)(de)(de)五種含(han)氮雜(za)(za)環(huan)(huan)(huan)化(hua)合(he)物中,吡啶(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)Xv較(jiao)其它(ta)四種化(hua)合(he)物小得(de)多(duo),因而(er)以(yi)(yi)它(ta)為(wei)碳源(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)反硝(xiao)化(hua)速(su)率比以(yi)(yi)其它(ta)四種化(hua)合(he)物為(wei)碳源(yuan)時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)反硝(xiao)化(hua)速(su)率大(da)得(de)多(duo)。根據(ju)上面的(de)(de)(de)(de)(de)分析,可(ke)以(yi)(yi)得(de)出(chu)以(yi)(yi)含(han)氮雜(za)(za)環(huan)(huan)(huan)化(hua)合(he)物為(wei)碳源(yuan)時(shi),NO-3-N的(de)(de)(de)(de)(de)質量濃度與反應時(shi)間的(de)(de)(de)(de)(de)關系為(wei)

ρ=-Kt+ρ0 (2)

式中:ρ0為NO-3-N的起(qi)始質量濃度,mg·L-1;ρ為NO-3-N在時(shi)(shi)間為t時(shi)(shi)的質量濃度,mg·L-1;K為反硝(xiao)化速率常數,mg·L-1·h-1,且可以用(yong)式(1)求得。

根據式(shi)(1)和式(shi)(2)可以(yi)求得以(yi)含(han)(han)氮(dan)雜(za)環(huan)(huan)化合物為碳源(yuan)時(shi),在(zai)一(yi)定的(de)起(qi)始質(zhi)(zhi)(zhi)量濃度下,達(da)到一(yi)定的(de)反(fan)硝(xiao)化率所需的(de)時(shi)間。由于(yu)雜(za)原(yuan)子(zi)的(de)分(fen)子(zi)連接(jie)性(xing)指數和分(fen)子(zi)體積及電(dian)子(zi)性(xing)質(zhi)(zhi)(zhi)有關[9],所以(yi)可以(yi)認為以(yi)含(han)(han)氮(dan)雜(za)環(huan)(huan)化合物作(zuo)碳源(yuan)時(shi),其反(fan)硝(xiao)化速(su)率與(yu)基質(zhi)(zhi)(zhi)碳源(yuan)分(fen)子(zi)的(de)大小和電(dian)子(zi)性(xing)質(zhi)(zhi)(zhi)有關。由于(yu)QSBR只局(ju)限于(yu)結(jie)構(gou)(gou)相似(si)的(de)物質(zhi)(zhi)(zhi),所以(yi)式(shi)(1)和式(shi)(2)適用于(yu)結(jie)構(gou)(gou)類似(si)的(de)含(han)(han)氮(dan)雜(za)環(huan)(huan)化合物在(zai)缺氧(yang)條件下作(zuo)為碳源(yuan)時(shi)的(de)反(fan)硝(xiao)化速(su)率的(de)求定。

2。4　含氮(dan)雜環化(hua)合物在缺氧(yang)狀(zhuang)態下(xia)生物降解(jie)的機(ji)理探(tan)討

廢水的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)處理實(shi)質(zhi)是(shi)(shi)在(zai)高效(xiao)催(cui)化(hua)(hua)劑———生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)酶(mei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)催(cui)化(hua)(hua)下(xia),發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)反(fan)(fan)應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)。在(zai)對含芳(fang)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)化(hua)(hua)合物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),氧(yang)(yang)由于(yu)(yu)具有(you)很強的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)負性,它(ta)直接(jie)(jie)向芳(fang)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)上(shang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)云密度(du)(du)最大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)某一(yi)(yi)碳(tan)原子(zi)進(jin)攻,當發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)有(you)效(xiao)碰(peng)撞以(yi)(yi)后,可以(yi)(yi)引起(qi)芳(fang)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)破裂(lie),因(yin)(yin)此(ci)(ci)(ci)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)主導(dao)方式以(yi)(yi)親(qin)(qin)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)反(fan)(fan)應(ying)為(wei)(wei)主[10],所(suo)以(yi)(yi)如果芳(fang)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)上(shang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)云密度(du)(du)升高則有(you)利于(yu)(yu)它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)。在(zai)缺(que)氧(yang)(yang)狀態(tai)下(xia),反(fan)(fan)硝化(hua)(hua)菌將利用有(you)機(ji)物(wu)(wu)作為(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)供(gong)體(ti),硝態(tai)氮(dan)(dan)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氧(yang)(yang)作為(wei)(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)受(shou)(shou)體(ti)來(lai)(lai)進(jin)行代(dai)謝活動。因(yin)(yin)此(ci)(ci)(ci)缺(que)氧(yang)(yang)狀態(tai)下(xia)有(you)機(ji)物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)既不同(tong)于(yu)(yu)好氧(yang)(yang)狀態(tai),也(ye)不同(tong)于(yu)(yu)完全厭氧(yang)(yang)狀態(tai)。根據(ju)前面的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)QSBR,含氮(dan)(dan)雜環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)化(hua)(hua)合物(wu)(wu)作碳(tan)源時,其(qi)反(fan)(fan)硝化(hua)(hua)速率與基質(zhi)碳(tan)源分(fen)(fen)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大小(xiao)和(he)(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)性質(zhi)有(you)關(guan)。而量子(zi)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)學的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究也(ye)認(ren)為(wei)(wei),物(wu)(wu)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)三維空間結構(gou)、電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)特性和(he)(he)疏水特性是(shi)(shi)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)難易的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)控制因(yin)(yin)素從理論(lun)上(shang)分(fen)(fen)析,在(zai)受(shou)(shou)試(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)五種(zhong)物(wu)(wu)質(zhi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong),吡啶是(shi)(shi)唯一(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)單環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)物(wu)(wu)質(zhi),較易接(jie)(jie)近酶(mei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)活性中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心,因(yin)(yin)此(ci)(ci)(ci)吸附到(dao)污泥上(shang)后,生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)體(ti)對它(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)速度(du)(du)也(ye)就較快。其(qi)它(ta)四種(zhong)受(shou)(shou)試(shi)(shi)物(wu)(wu)質(zhi)均為(wei)(wei)含氮(dan)(dan)雜環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)物(wu)(wu)質(zhi)與苯環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)稠(chou)和(he)(he)體(ti),苯環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)使分(fen)(fen)子(zi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)空間體(ti)積增(zeng)大,分(fen)(fen)子(zi)難于(yu)(yu)接(jie)(jie)近酶(mei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)活性中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)心,因(yin)(yin)此(ci)(ci)(ci)它(ta)們(men)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)速度(du)(du)遠小(xiao)于(yu)(yu)吡啶。但(dan)同(tong)樣為(wei)(wei)與苯環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)稠(chou)和(he)(he)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)雜環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)化(hua)(hua)合物(wu)(wu),吲(yin)哚(duo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)速度(du)(du)又比(bi)喹(kui)(kui)(kui)(kui)(kui)啉(lin)(lin)(lin)(lin)大。圖(tu)4是(shi)(shi)根據(ju)分(fen)(fen)子(zi)軌道法計算的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)吲(yin)哚(duo)、喹(kui)(kui)(kui)(kui)(kui)啉(lin)(lin)(lin)(lin)和(he)(he)異(yi)喹(kui)(kui)(kui)(kui)(kui)啉(lin)(lin)(lin)(lin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)π電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)分(fen)(fen)布圖(tu)[11],從圖(tu)4中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)可以(yi)(yi)看(kan)出(chu),吲(yin)哚(duo)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)密度(du)(du)明顯高于(yu)(yu)喹(kui)(kui)(kui)(kui)(kui)啉(lin)(lin)(lin)(lin)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan),因(yin)(yin)此(ci)(ci)(ci)吲(yin)哚(duo)更(geng)易發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)親(qin)(qin)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)反(fan)(fan)應(ying)。雖然異(yi)喹(kui)(kui)(kui)(kui)(kui)啉(lin)(lin)(lin)(lin)與喹(kui)(kui)(kui)(kui)(kui)啉(lin)(lin)(lin)(lin)是(shi)(shi)同(tong)分(fen)(fen)異(yi)構(gou)體(ti),但(dan)從圖(tu)4中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)可以(yi)(yi)看(kan)出(chu),異(yi)喹(kui)(kui)(kui)(kui)(kui)啉(lin)(lin)(lin)(lin)分(fen)(fen)子(zi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)密度(du)(du)低(di)于(yu)(yu)喹(kui)(kui)(kui)(kui)(kui)啉(lin)(lin)(lin)(lin)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)荷(he)(he)密度(du)(du),喹(kui)(kui)(kui)(kui)(kui)啉(lin)(lin)(lin)(lin)環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)上(shang)接(jie)(jie)受(shou)(shou)親(qin)(qin)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)進(jin)攻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)(fan)應(ying)點比(bi)異(yi)喹(kui)(kui)(kui)(kui)(kui)啉(lin)(lin)(lin)(lin)多,因(yin)(yin)此(ci)(ci)(ci),喹(kui)(kui)(kui)(kui)(kui)啉(lin)(lin)(lin)(lin)比(bi)異(yi)喹(kui)(kui)(kui)(kui)(kui)啉(lin)(lin)(lin)(lin)更(geng)容易受(shou)(shou)到(dao)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)酶(mei)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)親(qin)(qin)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)攻擊而被(bei)降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)。對于(yu)(yu)2-甲(jia)基喹(kui)(kui)(kui)(kui)(kui)啉(lin)(lin)(lin)(lin)來(lai)(lai)說(shuo),由于(yu)(yu)甲(jia)基的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia),使環(huan)(huan)(huan)(huan)(huan)上(shang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)云密度(du)(du)進(jin)一(yi)(yi)步降(jiang)(jiang)低(di),并(bing)且增(zeng)加(jia)了其(qi)空間位阻(zu)效(xiao)應(ying),因(yin)(yin)此(ci)(ci)(ci)2-甲(jia)基喹(kui)(kui)(kui)(kui)(kui)啉(lin)(lin)(lin)(lin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)降(jiang)(jiang)解(jie)(jie)性比(bi)喹(kui)(kui)(kui)(kui)(kui)啉(lin)(lin)(lin)(lin)低(di)。

從(cong)疏(shu)水(shui)特性(xing)(xing)(xing)方面來看,上(shang)面幾種(zhong)物(wu)質的(de)(de)(de)疏(shu)水(shui)性(xing)(xing)(xing)隨著(zhu)分子量(liang)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)而增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia),而且異(yi)喹(kui)(kui)啉(lin)的(de)(de)(de)溶解(jie)度也(ye)小于喹(kui)(kui)啉(lin),疏(shu)水(shui)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)不利于物(wu)質接近親水(shui)性(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)酶分子表面,因(yin)此,上(shang)面五種(zhong)雜環化合物(wu)的(de)(de)(de)降解(jie)速(su)度隨分子量(liang)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)而減弱,異(yi)喹(kui)(kui)啉(lin)的(de)(de)(de)降解(jie)速(su)度小于喹(kui)(kui)啉(lin)。

3　結論

(1)吡(bi)啶、吲哚、喹(kui)(kui)啉(lin)、異喹(kui)(kui)啉(lin)、2-甲基喹(kui)(kui)啉(lin)在缺(que)氧(yang)狀態下可(ke)以(yi)降解(jie),其(qi)中吡(bi)啶的缺(que)氧(yang)生(sheng)物降解(jie)速率遠大于(yu)其(qi)余(yu)四種物質。

(2)以上(shang)述五種(zhong)雜環有機物作為單一基質時,反硝化速率(lv)與進水硝態氮(dan)的質量濃度無(wu)關(guan),反硝化反應為零級反應。

(3)反(fan)硝(xiao)化(hua)速率常(chang)數(shu)與(yu)(yu)分子連接性指數(shu)Xv之間具有(you)較好的相關性。以含氮雜環(huan)化(hua)合物(wu)為碳(tan)源時,NO-3-N的質量濃度(du)與(yu)(yu)時間有(you)關,可用式(1)求得,其中(zhong)K=-0。2922Xv+1。2552。

(4)含氮(dan)雜(za)環(huan)化合(he)物在缺氧條件下的(de)(de)生物降解(jie)速率與(yu)物質分(fen)(fen)子的(de)(de)空間結構、電荷特(te)性和(he)疏水特(te)性有(you)關。分(fen)(fen)子空間位阻效應(ying)的(de)(de)增(zeng)大(da)、環(huan)上(shang)電荷密度(du)的(de)(de)降低及疏水性的(de)(de)增(zeng)加都不利于有(you)機物的(de)(de)缺氧降解(jie)。

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