黃河中酚類化合物的QSBR模型及生物降解性評價研究.pdf

1、黃河是一條酚污染較為嚴(yán)重的河流，嚴(yán)重的酚污染已經(jīng)給沿黃流域的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鎮(zhèn)居民生活帶來了一系列危害。酚污染物在黃河中可以通過多種途徑降解，生物降解是其中一條重要的方式。 對于種類繁多的酚污染物，采用定量結(jié)構(gòu)一生物降解相關(guān)(QSBR)法研究其在黃河中的生物降解性是一條捷徑。但是，酚類的生物降解性受到分子的結(jié)構(gòu)特征和降解外部環(huán)境條件兩方面因素的影響。已知的酚類QSBR模型所采用的數(shù)據(jù)多為實驗室條件下的數(shù)據(jù)，跟酚類在實際環(huán)境中的降

2、解環(huán)境差異較大。所以，目前已知的有關(guān)酚類化合物的QSBR模型能否應(yīng)用于預(yù)測黃河中酚的生物降解性，仍然是一個值得探討的問題。因此，在酚污染最為嚴(yán)重的黃河花園口水質(zhì)和底泥環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，研究了酚類化合物的定量結(jié)構(gòu)和生物降解性之間的關(guān)系，建立酚類化合物在黃河水中的QSBR模型和在黃河底泥中的QSBR模型，對黃河的酚污染防治與黃河生態(tài)環(huán)境保護具有重要的意義。 論文以生化需氧量(BOD)作為檢測指標(biāo)，分別測定了17種酚在黃河原水和黃河

3、底泥中的生物降解過程，并計算了它們的理論耗氧量(THOD)，最終以BOD<,5>/THOD值作為衡量酚的生物降解性參數(shù)。然后：(1)采用線性自由能相關(guān)法，以分子量大小(Mw)、酸離解常數(shù)的負對數(shù)(pKa)、分子最高軌道占有能(E<,homo>)作為酚類化合物的分子結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，以BOD<,5>/THOD值作為生物降解性參數(shù)，建立了酚污染物在黃河水中和黃河底泥中的QSBR模型；(2)采用基團貢獻法，以不同取代基作為酚類化合物的分子結(jié)構(gòu)特征

4、參數(shù)，以BOD<,5>/THOD值作為生物降解性參數(shù)，建立了為酚類化合物在黃河水中和黃河底泥中的QSBR模型；(3)采用BP人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法，較好地預(yù)測了酚污染物在黃河水中和黃河底泥中的生物降解性。上述建模過程使用了SPSS 13.0、Matlab 6.5等計算機軟件。 黃河水中和黃河底泥中酚類的QSBR模型顯示：黃河中酚類污染物的生物降解性主要受到分子大小(Mw)、酸離解常數(shù)的負對數(shù)(pKa)、分子最高軌道占有能(E<,hom

5、o>)三個主要因素的影響，即酚類的可生物降解性主要受到分子空間特征和電性特征的影響。酚類化合物取代基的種類、位置、數(shù)量對酚的生物降解性影響很大，其降解性的難易程度為：-NH<,2>>-NO<,2>>-C1>-CH<,3>>-OH；取代基位置對酚降解能力的影響隨取代基團的不同而不同；通常情況下除了-OH外，基團的數(shù)量增加將會降低其生物降解性。最后論文根據(jù)17種酚的BOD<,5>/THOD值，對17種酚在黃河中的生物降解性進行了評價和分類。