[科普中国]-可生化降解的污染物

释义

物质由大分子转化为小分子的过程就是降解。污染物在自然环境中的降解主要有三种类型：（1）生物降解——靠生物机体的作用实现的降解；（2）光化学降解——光能导致的降解；（3）化学降解——化学物质起化学作用而发生的降解。1

生物降解这一术语通常针对有机污染物来使用。有机污染物分子经过生物氧化或其他的生物转化而变成更小的分子的过程叫做生物降解或生化降解。有机污染物的生物降解具有重大环境意义，因为这是众多有机污染物在自然环境中的终结方式。各种生物机体都有降解污染物的能力，但由于微生物有着繁多的种类和很快的代谢速率，所以由微生物引起的生物降解最为重要。细菌是引起有机污染物生物降解的主体。好氧细菌、厌氧细菌、兼氧细菌都能对有机污染物产生降解作用。12

有机污染物经过生物降解后，若是变成水、二氧化碳和其它对环境无害的简单小分子，则为彻底降解；否则，为不彻底降解。2学界对可生化降解的污染物没有统一、严格的定义，通常把能够彻底降解的有机污染物称为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、苯氧乙酸类除草剂、糖类、蛋白质，而把不彻底降解的有机污染物称为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、溴系阻燃剂、聚乙烯、有机氯农药。

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，如烯烃、萘、蒽、苯氧乙酸类除草剂；有的可生化降解的污染物本身无毒，但是间接对生态有害，如糖类、脂肪、蛋白质、维生素，当大量的这些物质进入水体，它们的生物降解过程会消耗大量氧气，使水体缺氧而危害水体的生态平衡。

降解途径下文列举了几类常见可生化降解的污染物在微生物作用下彻底降解的化学过程：2

糖类多糖在胞外水解酶作用下水解为二糖和单糖，然后被微生物摄入细胞中。二糖在胞内水解酶作用下水解为单糖。单糖在有氧或无氧条件下酵解为丙酮酸，丙酮酸形成乙酰辅酶A 后进入三羧酸循环，最后变为水和二氧化碳。

脂肪脂肪在胞外水解酶作用下水解为脂肪酸和甘油，再被微生物摄入细胞内。甘油在有氧或无氧条件下，经一系列酶促反应转化为丙酮酸，丙酮酸形成乙酰辅酶A 后进入三羧酸循环，最终变为水和二氧化碳。脂肪酸经氧化形成脂酰辅酶A和乙酰辅酶A。脂酰辅酶A 可被氧化生成乙酰辅酶A 或甲酰辅酶A，甲酰辅酶A 经氧化生成水和二氧化碳，乙酰辅酶A 进入三羧酸循环变为水和二氧化碳。

蛋白质蛋白质在胞外水解酶作用下水解为肽和氨基酸，再被摄入微生物细胞内，然后肽被胞内水解酶水解为氨基酸。氨基酸在酶的作用下脱氨脱羧形成脂肪酸，脂肪酸如前面所述过程转化为水和二氧化碳。

脂肪烃脂肪烃经末端氧化或次末端氧化，逐步生成醇、醛、脂肪酸，脂肪酸如前面所述过程转化为水和二氧化碳。

芳香烃苯经过氧化形成儿茶酚，进一步氧化形成顺-顺黏糠酸，再逐步转化为乙酰辅酶A，进入三羧酸循环变为水和二氧化碳。二环或三环芳香烃在氧化过程中形成双酚，再形成水杨酸，再形成儿茶酚，最后同上述过程转化为水和二氧化碳。

苯氧乙酸类除草剂典型例子是 2,4-D 乙酯。2,4-D 乙酯先被水解为 2,4-二氯苯氧乙酸和乙醇。乙醇经氧化转化为水和二氧化碳。2,4-二氯苯氧乙酸经氧化、脱羧、脱水形成 2,4-二氯苯酚，再经脱氯、氧化后转化为水和二氧化碳。