除工业合酚废水外,粪便和含氮有机物在分解过程中也产生少量酚类化合物。城市中排出的大量粪便污水也是水体中酚污染物的重要来源。
2.酚类化合物在地表水体中的分解净化过程。
进入水体的所有天然有机化合物和大部分人工合成的有机化合物,都可以通过一系列复杂的氧化阶段转比为简单的无机化合物。酚类属于可被天然分解的有机物,其中挥发酚是更易被分解的。
1)酚的生物化学氧化 在天然水体中,酚类化合物的分解主要是靠生物化学氧化。
地表水体中酚的分解速度决定于酚化合物的结构、起始浓度、微生物条件、温度,以及曝气条件等一系列因素。
从酚化合物的结构看,羟基的数目具有重要意义。单元酚较二元酚易于生化分解,二元酚又较三元酚易于生化分解,但二元酚及萘酚对生化分解已有很大稳定性。据实验,在25℃的条件下,起始浓度为1毫克/升的挥发酚在不到3小时内就生化分解99%以上。而在同样条件下β-萘酚经过13天才分解完毕,邻苯三酚经过21天还没有充分分解。
不仅羟基的数目,而且羟基的位置也影响化合物的分解速度。在25℃的条件下,起始浓度为5毫克/升的间苯二酚经过25天分解了近90%,而在同样的条件下,对苯二酚经过30天只分解了50%。对苯二酚只有在嫌气条件下分解;在好气条件下,相当一部分对位酚,如对苯二酚、对甲酚、对乙基酚对生物化学分解都有抑制作用。
起始浓度对酚的分解速度的影响可能有几种不同的情况:对挥发酚而言,在有利的微生物条件下,在一定浓度范围内,自净速度有随浓度加大而加快的情况;但超过一定浓度后,浓度越高、越不利于自净,因为过高的浓度一方面直接抑制和杀害水体中的微生物,另方面其自身氧化能消耗大量氧,从而显著地减缓酚及其他化合物的分解转化过程;对不挥发酚而言,随着起始浓度的增加,分解速度均显著降低,特别是在开始的10—15天内。如在10℃的条件下,浓度为1毫克/升的邻苯三酚经过15天可分解70%,而浓度为5毫克/升的邻苯三酚经过同样天数只分解35%。
所有酚的化合物(包括挥发酚和不挥发酚)在一定温度范围内(如0—30℃),其分解速度都随水温升高而加快。其中对苯二酚对温度提高最为敏感,如5毫克/升的对苯二酚在0℃时经过25天仅分解3%,可是25℃时经过同样天数可分解45%。试验证实,对酚类化合物生物分解最合适的水温是15—25℃,低于10℃时会大大降低微生物的活性。
2)酚的化学氧化 除生物分解外,在地表水体中也存在着空气中的氧对酚化合物的氧化过程,即所谓酚的化学氧化。酚的化学氧化需要“起曝作用”,譬如紫外线照射或过氧化物参与,这在自然条件下是可能发生的。酚的化学氧化过程有两个主要氧化方向,或者形成一系列循序的氧化物,最终分解为碳酸、水和脂肪酸;或者由于缩合和聚合反应的结果,形成胡敏酸或其他更复杂的稳定的有机化合物。国内外试验研究表明,自然界存在着酚的化学氧化作用,但速度极为缓慢,即使对挥发酚而言,化学分解速度也与生化分解速度无法比拟,在含酚废水的河道中不起自净作用。
3)酚的挥发作用 挥发酚的挥发作用在地表水体含酚废水的自净过程中有重要意义。我们从焦化厂出水口的含酚废水采样,经生化处理后分两组进行了曝气试验:一组是灭菌曝气,一组是不灭菌曝气。挥发出来的酚用0.1%Na2CO3溶液吸收,并每隔一定时间分析曝气的水样及挥发出来的气样中酚的含量。分析结果表明,曝气过程中挥发出来的酚量占未灭菌水总自净量的40%,几乎占灭菌水总自净量的100%。这说明挥发作用在酚的自净过程中有重要作用。
4)底泥在水体酚自净过程中的作用 美国塔普林(Temple)等研究了水体自净过程中底部沉积物对酚类化合物的作用。研究结果表明,在天然水与底部沉积物接触良好条件下,底泥对水体中酚的分解起主要作用。作者把由底泥作用所分解的酚量称为“底泥效应”值。酚的底泥效应主要由存在于底泥的微生物所引起。叫生物分解在底泥效应中起主要的作用。底泥的吸附在水体自净过程中不起重要作用,这是因为构成悬浮物与底泥的常见矿物对酚的吸附量都很低。当吸附剂浓度为1—1.4克/升,酚的浓度为1—5ppm时,蒙脱石吸附的酚量只有14—26微克,而高岭石吸附的酚量有17—56微克。
本文标题:水体中主要污染物的来源及影响(7)
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