[科普中国]-有机污染物降解

简介

悬浮和溶解于水体中的有机污染物，在有溶解氧时因需氧微生物作用，氧化分解为简单的无机物或稳定有机物的过程。有机污染物的降解表现为：在水中，发生化学或生物化学转化反应，消耗水中的溶解氧而降解，常常表现为自净作用；在大气中，在日照下发生光化学反应而降解；在土壤中，有机污染物被生物降解或发生化学降解。

有机污染物降解可以使水体中的有机污染物浓度降低或消失，同时，消耗水中的溶解氧，甚至引起水体缺氧、发黑、发臭、死鱼和厌氧菌大量繁殖等2。有机污染物在水体中的降解过程常用一级动力学方程式表达为：

式中：C0、Ct—分别为t=0和t=t时有机污染物的浓度；

k—为有机污染物的降解速率系数；

T —为降解经历时间。

降解过程污染物的稀释降解过程主要是水体对污染物进行物理作用、化学作用和生物作用的共同结果：

（1）物理作用主要包括水体对污染物的稀释、吸附、沉淀、凝聚等方面，例如高浓度废污水进入水体后，首先会受到水体的混合、稀释，水量越大或径污比越大，稀释效果越好；污染物同时也会被水体中的悬浮物如泥沙所吸附、沉淀，致使污染物浓度下降；

（2）化学作用是污染物与水体组份发生化学反应，使污染物浓度降低，化学作用主要包括氧化、还原、分解等方面。例如水体中亚硝酸盐等一些还原性污染物会在氧的作用下，逐步氧化至硝酸盐；一些重金属离子如Fe、Pb等，在碱性水环境条件下（如黄河水体的pH值一般在8.0左右，呈弱碱性），会和水中的OH-结合产生沉淀，使水中重金属离子浓度下降；

（3）水体的生化作用是污染物被水体中各种微生物所分解的过程，如水中的好氧微生物会在氧的作用下，把一些有机物分解成无机物，如二氧化碳、水，把氨转化为硝酸盐，使水体得到净化。

影响因素有机物的降解过程受以下因素的影响，以垃圾填埋场中有机物的降解为例3。

（1）温度。微生物生长的温度范围很广，约为-5～85℃，根据不同微生物生长温度可以分为低温型、中温型和高温型。垃圾填埋场中的垃圾降解一般发生在中温和高温段，中温型最适温度为18～35℃，最高为40～45℃；高温型最适温度为50～60℃，最高为70～85℃。研究认为，垃圾填埋场中30～40℃是最适合微生物产气的温度。

（2）湿度。水的存在是微生物生命活动和垃圾降解过程中的基本条件。填埋场中水的承受范围很广，一般为25%～70%。含水率较高时，容易产生恶臭；而当含水率低时，又不利于垃圾的微生物降解。垃圾降解的最佳含水率为50%～60%，而且含水率越高，产气率越高。

（3）pH值。垃圾填埋场中有机物的降解是通过微生物降解的，而对垃圾降解至关重要的产甲烷菌对pH 值有严格的要求，最佳pH值范围为6.8～7.2，此外，pH值较高时会使二氧化碳的浓度下降，较低时又会抑制微生物的活动。

（4）有机物的组成。在垃圾降解过程中，为满足微生物的生长需要，垃圾中必须提供足够的C、N和P，一般当C/N在（10～20）：1时，有机物的去除率最大。如果C/N过高，细菌所需的N不足，会导致有机酸的累积，抑制产甲烷菌的生长；如果C/N过低，会导致盐的积累，使pH值上升，当pH值超过8以后，又会抑制产甲烷菌的生长。