[科普中國(guó)]-可生化降解的污染物

釋義

物質(zhì)由大分子轉(zhuǎn)化為小分子的過程就是降解。污染物在自然環(huán)境中的降解主要有三種類型：（1）生物降解——靠生物機(jī)體的作用實(shí)現(xiàn)的降解；（2）光化學(xué)降解——光能導(dǎo)致的降解；（3）化學(xué)降解——化學(xué)物質(zhì)起化學(xué)作用而發(fā)生的降解。1

生物降解這一術(shù)語通常針對(duì)有機(jī)污染物來使用。有機(jī)污染物分子經(jīng)過生物氧化或其他的生物轉(zhuǎn)化而變成更小的分子的過程叫做生物降解或生化降解。有機(jī)污染物的生物降解具有重大環(huán)境意義，因?yàn)檫@是眾多有機(jī)污染物在自然環(huán)境中的終結(jié)方式。各種生物機(jī)體都有降解污染物的能力，但由于微生物有著繁多的種類和很快的代謝速率，所以由微生物引起的生物降解最為重要。細(xì)菌是引起有機(jī)污染物生物降解的主體。好氧細(xì)菌、厭氧細(xì)菌、兼氧細(xì)菌都能對(duì)有機(jī)污染物產(chǎn)生降解作用。12

有機(jī)污染物經(jīng)過生物降解后，若是變成水、二氧化碳和其它對(duì)環(huán)境無害的簡(jiǎn)單小分子，則為徹底降解；否則，為不徹底降解。2學(xué)界對(duì)可生化降解的污染物沒有統(tǒng)一、嚴(yán)格的定義，通常把能夠徹底降解的有機(jī)污染物稱為可生化降解的污染物或可生物降解的污染物（biodegradable pollutants），如乙烯、蒽、苯氧乙酸類除草劑、糖類、蛋白質(zhì)，而把不徹底降解的有機(jī)污染物稱為不可生化降解的污染物或不可生物降解的污染物（non-biodegradable pollutants），如二噁英、溴系阻燃劑、聚乙烯、有機(jī)氯農(nóng)藥。

有的可生化降解的污染物自身是有毒的，所以直接危害生物的健康，如烯烴、萘、蒽、苯氧乙酸類除草劑；有的可生化降解的污染物本身無毒，但是間接對(duì)生態(tài)有害，如糖類、脂肪、蛋白質(zhì)、維生素，當(dāng)大量的這些物質(zhì)進(jìn)入水體，它們的生物降解過程會(huì)消耗大量氧氣，使水體缺氧而危害水體的生態(tài)平衡。

降解途徑下文列舉了幾類常見可生化降解的污染物在微生物作用下徹底降解的化學(xué)過程：2

糖類多糖在胞外水解酶作用下水解為二糖和單糖，然后被微生物攝入細(xì)胞中。二糖在胞內(nèi)水解酶作用下水解為單糖。單糖在有氧或無氧條件下酵解為丙酮酸，丙酮酸形成乙酰輔酶A 后進(jìn)入三羧酸循環(huán)，最后變?yōu)樗投趸肌?/p>

脂肪脂肪在胞外水解酶作用下水解為脂肪酸和甘油，再被微生物攝入細(xì)胞內(nèi)。甘油在有氧或無氧條件下，經(jīng)一系列酶促反應(yīng)轉(zhuǎn)化為丙酮酸，丙酮酸形成乙酰輔酶A 后進(jìn)入三羧酸循環(huán)，最終變?yōu)樗投趸?。脂肪酸?jīng)氧化形成脂酰輔酶A和乙酰輔酶A。脂酰輔酶A 可被氧化生成乙酰輔酶A 或甲酰輔酶A，甲酰輔酶A 經(jīng)氧化生成水和二氧化碳，乙酰輔酶A 進(jìn)入三羧酸循環(huán)變?yōu)樗投趸肌?/p>

蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)在胞外水解酶作用下水解為肽和氨基酸，再被攝入微生物細(xì)胞內(nèi)，然后肽被胞內(nèi)水解酶水解為氨基酸。氨基酸在酶的作用下脫氨脫羧形成脂肪酸，脂肪酸如前面所述過程轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。

脂肪烴脂肪烴經(jīng)末端氧化或次末端氧化，逐步生成醇、醛、脂肪酸，脂肪酸如前面所述過程轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。

芳香烴苯經(jīng)過氧化形成兒茶酚，進(jìn)一步氧化形成順-順黏糠酸，再逐步轉(zhuǎn)化為乙酰輔酶A，進(jìn)入三羧酸循環(huán)變?yōu)樗投趸?。二環(huán)或三環(huán)芳香烴在氧化過程中形成雙酚，再形成水楊酸，再形成兒茶酚，最后同上述過程轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。

苯氧乙酸類除草劑典型例子是 2,4-D 乙酯。2,4-D 乙酯先被水解為 2,4-二氯苯氧乙酸和乙醇。乙醇經(jīng)氧化轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。2,4-二氯苯氧乙酸經(jīng)氧化、脫羧、脫水形成 2,4-二氯苯酚，再經(jīng)脫氯、氧化后轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。