环境有机污染物的结构-性质-活性(上)

微生物对环境中有机污染物的降解机制有机污染物是指由碳和氢等元素组成的化合物，常见的有机污染物包括石油类、农药、工业废水等。

这些有机污染物对人类和生态系统的健康产生严重威胁，因此寻找有效的降解方法成为了迫切的需求。

在此背景下，微生物降解成为了一种受到广泛研究的方法，微生物通过各种机制参与有机污染物的降解过程。

微生物降解有机污染物的机制主要分为生物吸附、生物转化和代谢三个方面。

首先，微生物可以通过生物吸附作用降解有机污染物。

微生物表面具有许多吸附结构，如细菌细胞壁上的膜蛋白、菌丝的纤毛等。

这些结构可以吸附并固定有机污染物，阻止其进一步扩散。

同时，微生物还可以通过表面吸附结构上的酶活性，进一步促进有机污染物的分解。

其次，微生物通过生物转化作用将有机污染物转化为较简单的化合物。

微生物体内的代谢酶可以催化有机污染物的化学反应，使其分解为更小的分子。

例如，石油类污染物中的芳香烃可以被微生物转化为酚、醛等低毒性物质。

这种生物转化作用具有高效、选择性强的特点。

最后，微生物通过代谢作用将有机污染物降解为无害的物质。

微生物能够利用有机污染物作为能量源进行代谢反应，将其转化为水、二氧化碳等无害物质。

这种代谢作用在自然界中广泛存在，为环境中有机污染物的彻底降解提供了有效途径。

微生物对环境中有机污染物的降解机制受到多种因素的影响，包括环境条件、微生物种类和污染物特性等。

首先，环境条件的酸碱度、温度、氧气浓度等因素会影响微生物的生长和代谢活性，进而影响微生物对有机污染物的降解效率。

其次，不同种类的微生物对不同类型的有机污染物具有不同的降解能力，这取决于微生物体内的代谢途径和代谢酶的种类。

此外，有机污染物的化学结构和性质也会影响微生物对其的降解速率和效果。

总的来说，微生物对环境中有机污染物的降解机制是多样而复杂的。

微生物通过吸附、转化和代谢等过程参与有机污染物的降解，有效净化环境。

然而，为了提高微生物降解的效率和速度，还需要深入研究微生物的特性和环境因素对其的影响，以及开发相应的技术手段来促进微生物降解的应用。

QSAR方法在有机化合物毒性研究中的应用摘要:由于测定化合品的各种毒性需要花费大量的人力、物力和财力,人们不可能对众多化学品进行一一测定,而利用QSAR模型即可对化学品的生物毒性和环境行为进行预测，并筛选出具有潜在危害的化学品,这在环境科学研究中无疑是一件极具意义的工作。

本文大致总结了QSAR认识方法在有机化合物毒性评估及预测中的一些应用，并简要介绍了QSAR 方法在化境化学的研究进展及发展趋势。

关键词：QSAR ；应用；发展趋势；有机化合物对生物的毒性研究，在植物方面，大部分研究有机化合物对藻的毒性研究。

大量有机化合物或新型有机物仍不断地生产、研制和使用，其对环境的危害也越来越引起人们的关注。

人们己不满足于对毒物危害的被动响应，要求从“污染控制与治理为主”向“预防为主”的方向发展。

随着这一发展趋势，分析研究化合物的定量结构与其对生物毒性的关系，即定量构效关系也越来越受到人们的重视，一方面可以用于科学地解释有机化合物的毒性机理，另一方面通过化合物的定量构效关系研究可以加强其对生物毒性的预测和预报价。

1．QSAR概述定量结构—活性相关(Quantitative Structure—Activity Relationship ,简称QSAR)是指化学品的分子结构与其活性之间存在的定量关联。

QSAR研究是以结构表征为基础，以性质/活性预测为目标，以数学建模为纽带，围绕分子描述、化合物环境行为与生物活性分析和筛选以及发展建模方法三个方面展开。

无论是19世纪Hans Meyer与Charles Overton等在麻醉剂的抑制活性与其脂—水分配系数之间的线性关系，还是20世纪80年代Kamlet和Taft提出的线性溶剂化能模型，所有定量结构活性相关方法的理论基础都是将化合物物化性质、环境行为以及生物活性归因于其分子的化学结构。

基于这一原则，环境科学研究中的定量结构活性相关主要集中与有毒化合物及将要进入环境的新型化合物对人及其生态环境造成的环境效应与其分子化学结构之间的因果关系和量变规律。

PFOS(全氟辛烷磺酸)简介偶氮染料禁令之后，近日欧盟议会又通过了一项ＰＦＯＳ（全氟辛烷磺酰基化合物）禁令。

该禁令规定，欧盟市场上销售的制成品中ＰＦＯＳ的含量不能超过总质量的０.００５%，这标志着欧盟正式全面禁止ＰＦＯＳ在商品中的使用。

据介绍，ＰＦＯＳ是目前最难降解的有机污染物之一，它具有疏水疏油的特性，用途广泛。

ＰＦＯＳ可以通过呼吸和食用被生物体摄取，其大部分与血浆蛋白结合存在于血液中，其余则蓄积在动物的肝脏组织和肌肉组织中。

动物实验表明，每公斤动物体重有２毫克的ＰＦＯＳ含量就可导致死亡。

据德国媒体报道，10月24日，欧盟议会正式通过决议，规定欧盟市场上制成品中全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)的含量不能超过质量的0.005%，这标志着欧盟正式全面禁止PFOS在商品中的使用，该禁令的过渡期为18个月。

作为20世纪最重要的化工产品之一，氟化有机物在工业生产和生活消费领域有着广泛的应用。

全氟辛烷磺酸盐（PFOS）同时具备疏油、疏水等特性，被广泛用于生产纺织品、皮革制品、家具和地毯等表面防污处理剂；由于其化学性质非常稳定，被作为中间体用于生产涂料、泡沫灭火剂、地板上光剂、农药和灭白蚁药剂等。

此外，还被使用于油漆添加剂、粘合剂、医药产品、阻燃剂、石油及矿业产品、杀虫剂等，包括与人们生活接触密切的纸制食品包装材料和不粘锅等近千种产品。

一、 PFOS介绍PFOS代表全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctane sulphonate)的英文缩写，它由全氟化酸性硫酸基酸中完全氟化的阴离子组成。

术语Perfluorinated 常常用于描述物质中碳原子里所有氢离子都被转变成氟。

目前，PFOS已成为全氟化酸性硫酸基酸(perfluorooctane sulphonic acid)各种类型派生物及含有这些派生物的聚合体的代名词。

当PFOS被外界所发现时，是以经过降解的PFOS形态存在的。

那些可分解成PFOS的物质则被称作PFOS有关物质。

污染生态学是以生态系统理论为基础，用生物学、化学、数分析等方法研究在污染条件下生物与环境之间的相互关系规律。

耐性定律：任何一个生态因子在数量上或质量上的不足或过多，即当其接近或达到某种生物的耐受限度时会使该种生物衰退或不能生存。

1.生物富集：生物个体或出于同一营养级的许多生物种群，从周围环境中吸收并积累的某种元素或难分解的化合物，导致生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象。

2.前适应：生物在没有接受污染以前具有的性状特征在污染环境中也是适应的现象。

3.温室效应:大气污染物中日益增加的二氧化碳在空间吸收红外线，这就直接影响到地球表面的热量向大气中扩散，致使地表和大气下层的温度增高，这种现象就叫温室效应。

4.生物监测是利用生物分子、细胞、组织、器官、个体种群和群落等各层次对环境污染程度所产生的反应来阐明环境状况，从生物学的角度对环境质量的监测和评价提供依据。

5.生态代价-指对污染适应的生物，在进入到正常环境中时，它的竞争力降低；同时，还可能伴随有对温度、水分、病虫害的抵抗能力下降。

6.进化代价-对污染适应很好的植物在其他环境中进化发展的灵活度降低，以至于可能失去适应其它环境的可能性。

7.安全浓度：生物与某种污染物长期接触，仍为发生受害症状，这种不会受害症状的浓度被称为安全浓度。

8.污染物在动物机体内的迁移途径：排出途径--粪、尿乳汁、呼气、毛发。

9.土壤自净作用：以各种方式进入土壤的污染物，通过土壤的物理、化学和生物学的复杂作用，使污染物质逐渐转化、减毒、消失，最终使土壤恢复到原有的生态功能的过程10.环境容量：在一定范围和规定的环境目标下，能容纳某污染物的最大负荷量。

容量大小与污染物的毒性及其物理化学特性有关，也决定于环境空间大小、环境的物理化学性质和生物的净化能力。

污染物毒性越大，趋稳定，则环境容量越小；环境空间越大，环境的自净能力越强，环境容量越大。

11.氧化塘又称氧化塘或生物塘。

是利用库塘等水生生态系统对污水的净化作用，进行污水处理和利用的生物工程措施。

第三章有机污染物的环境生物效应环境效应是指在环境要素作用下环境受到影响的现象及其后果。

环境因素的变化导致生态系统变异而产生的后果即为环境生态效应。

大量工业废水排入江、河、湖、海，对生态系统产生毒性作用，使鱼类受害而减少甚至绝灭；任意砍伐森林，会造成水土流失，产生干旱、风沙灾害，同时使鸟类减少，害虫增多；致畸、致癌、致突变物质的污染引起畸形和癌症患者增多。

这些都是污染物环境生态效应的表现。

污染物在生物体内的富集放大及生物迁移的过程是导致环境生物效应的主要原因。

第一节有机污染物在生物体内的迁移（资料来源王焕校，2000）一、有关生物对污染物吸收、迁移的几个基本概念1．安全浓度生物与某种污染物长期接触，仍未发现受害症状，这种不会产生症状的污染物浓度称为安全浓度。

2．最高允许浓度生物在整个生长发育周期内，或者是对污染物最敏感的时期内，该污染物对生物的生命活动能力和生产力没有发生明显的影响的最高浓度，称为最高允许浓度。

3．效应浓度超过最高允许浓度，生物开始出现受害症状，接触毒物时间越长，受害越重。

这种使生物开始出现受害症状的浓度称为效应浓度。

EC50、EC70、EC90 分别代表在该浓度下有50％、70％、90％的个体出现特殊效应。

4．致死浓度当污染物浓度继续上升到某一浓度，生物开始死亡，这时的浓度称为致死浓度。

LC50、LC70、LC90、LC100 分别代表毒害致死50％、70％、90％、100％的个体的阀门。

二、植物对有机污染物的吸收与迁移（一）植物对污染物的吸收1．植物对气态污染物的粘附和吸收植物能粘附和吸收气态污染物。

植物粘附污染物数量，主要取决于植物表面积和粗糙程度。

污染物能通过叶面气孔或径部皮孔进入植物体内。

2．植物对水溶态污染物的吸收植物吸收水溶态污染物的器官是根，但叶片也能吸收水溶性污染物。

水溶性污染物主要通过两个途径达到根表面：（1）质体流途径，即污染物随蒸腾拉力，在植物吸收水分时与水一起到达植物根部；（2）扩散途径，即通过扩散作用而到达根部。

引言概述环境化学是研究环境中化学物质的分布、行为和影响的学科。

在环境化学的研究中，我们会经常遇到一些特定的名词和术语，这些名词和术语的解释对于理解和应用环境化学非常重要。

本文将深入解释环境化学中的一些名词，以帮助读者更好地理解环境化学领域的知识。

正文内容一、环境污染物1.重金属污染物重金属的定义和分类重金属在环境中的来源和分布重金属对环境和人体的危害重金属的迁移与转化过程重金属的监测和控制方法2.有机污染物有机污染物的定义和分类有机污染物的来源和生物标准化学特征有机污染物对环境和人体的危害有机污染物的生物降解和生物富集有机污染物的监测和风险评估方法3.气溶胶污染物气溶胶污染物的定义和分类气溶胶的来源和形成机制气溶胶对大气的影响和环境效应气溶胶的气象学特征和传输过程气溶胶的监测和治理方法4.持久性有机污染物持久性有机污染物的定义和分类持久性有机污染物的来源和分布持久性有机污染物在环境中的行为和效应持久性有机污染物的迁移和转化过程持久性有机污染物的监测和治理策略5.微塑料污染物微塑料污染物的定义和分类微塑料的来源和分布微塑料对生态系统和人体的影响微塑料的生物降解和迁移过程微塑料的监测和减少策略总结通过对环境化学中的一些重要名词的解释，我们更深入地理解了环境污染物的不同类型以及它们在环境中的来源和影响。

环境污染物对环境和人体健康造成严重威胁，因此，我们需要加强对环境污染物的监测和控制。

同时，我们也需要研究和开发更有效的方法来减少环境污染物的排放，保护环境和人类健康。

通过环境化学的研究，我们可以更好地理解和解决环境问题，为可持续发展做出贡献。

化学中的有机化合物结构解析现代化学领域中，有机化合物是一个极其重要的研究对象。

有机化合物的结构解析，可以帮助我们深入了解其性质和反应机制，为药物开发、新材料研究以及环境保护等领域的进展提供基础支持。

本文将从有机化合物的结构表征方法、结构解析的原则以及实际应用等方面进行探讨。

一、有机化合物的结构表征方法有机化合物的结构解析是根据其化学键的类型、键长、键角、空间构型等信息，揭示化合物分子的精确结构和三维构型。

目前，有机化合物的结构表征方法主要包括以下几种：1. 光谱学方法：包括核磁共振(NMR)、红外光谱(FT-IR)、紫外可见光谱(UV-Vis)等。

其中，核磁共振可以提供关于原子核的化学位移、偶合常数等信息，红外光谱则是通过测量化合物分子中的振动频率来推断其结构。

2. 质谱法：利用质谱仪对有机化合物蒸汽进行分析，通过质量-电荷比(M/Z)来确定分子的分子量、基团以及可能的结构。

3. 晶体学方法：通过单晶X射线衍射技术，可以获得有机化合物单晶的晶胞参数、分子排列方式以及键的长度等信息。

4. 色谱分离方法：如气相色谱(GC)、液相色谱(LC)等，通过对化合物混合物进行分离，进而获得纯净的有机化合物，为结构解析提供前提条件。

二、有机化合物结构解析的原则在进行有机化合物结构解析时，有一些基本原则需要遵循，以确保解析结果的准确性和可靠性。

1. 分子对称性：化合物的对称性对结构解析非常重要。

有机化合物常见的对称性有点群Dn、Cn、Cnv等，通过分析对称性可以推断出化合物的结构特点。

2. 化学键的长度和键角：通过实验测定或计算方法可以获取化学键的长度和键角数据，这些数据对于推导分子几何构型和键的特性非常有帮助。

3. 立体化学：立体构型的分析常常需要考虑手性、构象异构体以及双键的轴向异构体等因素，通过化学键的角度和轴向异构体的对称性可以解析出化合物的立体结构。

4. 共价键的杂化和电子云分布：根据共价键的杂化方式以及电子云的分布情况，可以推测分子中各原子的杂化状态，从而推导出有机化合物的结构。

rganic ChemistryChapter 5含卤有机化合物Alkyl halides 卤代烃的结构与化学活性【复习回顾】CH=CH2X2X=Cl, Br (在非极性溶剂中(如CCl4))R CH—CH2RX X+X2Fe或FeX3X+HX(X=Cl,Br)卤代烃是指烃类分子中的氢原子被卤素取代后得到的化合物。

通式R―X 或Ar―X—X：官能团—F、—Cl、—Br、—I（氟、氯、溴、碘）。

―X（卤原子）内容：学习目标：卤代烃的分类卤代烃的结构分析理解“结构决定性质”卤代烃的化学活性新闻背景持续性有机污染物拓展知识指的是通过各种环境介质（大气、水、生物体等）能够长距离迁移并长期存在于环境，具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性，对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机污染物质。

目前列入斯德哥尔摩公约的持久性有机污染物由最初的12种扩大到23种化合物，且均为含卤有机化合物。

持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants ，简称POPs )拓展知识卤代烃的分类1.根据卤原子种类不同。

例如：CH 3CH 2F CH 3CH 2Cl CH 3CHBrCH 3CH 3I按卤原子种类分为氟代烃氯代烃溴代烃碘代烃2.根据卤原子数目不同。

例如：CH 3Cl CH 2Cl 2CCl 4按卤原子数目分为一元卤代烃二元卤代烃多元卤代烃卤代烃的分类3.根据烃基种类不同。

类型所含烃基实例命名卤代脂肪烃饱和卤代烃伯卤代烃伯烃基CH3CH2Br溴乙烷仲卤代烃仲烃基(CH3)2CHCl2-溴丙烷叔卤代烃叔烃基(CH3)3CCl2-甲基-2-氯丙烷卤代环烷烃环烃基顺-1-甲基-2-氯环已烷不饱和卤代烃乙烯型卤代烃乙烯基CH2＝CHCl氯乙烯(乙烯基氯)烯丙型卤代烃烯丙基CH2＝CHCH2－Cl3-氯-1-丙烯(烯丙基氯)孤立卤代烯烃孤立烯基CH2＝CHCH2CH2Br4-溴-1-丁烯卤代芳烃苄基卤代烃苄基PhCH2Cl苯甲基(苄基)氯卤代芳烃芳基1-氯-4-溴苯ClBrClCH3卤代烃的结构特点和反应活性1.饱和卤代烃的结构和反应活性CCXHαβCH 3CH 2ICH 3CH 2Br CH 3CH 2Cl偶极矩1.91D2.03D 2.05D卤代烃的结构特点和反应活性1.饱和卤代烃的结构和反应活性CCXHδ-δ+δδ+可极化度是指在外界电场作用下，共价键发生电子云分布的变化导致分子中电子云变形的难易程度。

名词解释1、环境污染——由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件，就叫环境污染。

2、环境化学——是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的，以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新兴学科。

3、污染物的迁移——指污染物在环境中所发生的空间位移及其所有引起的富集、分散和消失的过程。

4、化学污染物——是指由人类活动产生的天然环境化学组分共存和相互作用又可能产生不良生态效应或健康效应的化学物质。

5、环境污染化学——主要研究化学污染物在生态环境体系中的来源、转化、归宿及生态效应的学科。

又分为大气、水体和土壤三个部分。

6、光化学烟雾——碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物在强烈太阳光作用下发生化学反应而生成一些氧化性很强的二次污染物（如臭氧、PAN，硝酸等），这些反应物和产物的混合物所形成的烟雾，称光化学烟雾。

7、温室效应——大气具有易使太阳短波辐射到达地面而拦截地表向外放出长波辐射的作用，而使地球表面温度升高的现象。

8、积聚膜——DP在 0.05～2 um范围内，主要来源于爱根核膜的凝聚，燃烧过程所产生蒸汽冷凝、凝聚，以及由大气化学反应所产生的各种气体分子转化成的二次气溶胶等。

积聚膜的粒子不易被干、湿沉降去除，主要的去除途径是扩散，这两种膜合称为细粒子。

9、爱根核膜——粒径小于0 .05um，主要来源于燃烧过程所产生的一次气溶胶粒子和气体分子通过化学反应均相成核转换的二次气溶胶粒子，所以又称成核型。

10、酸雨——由于酸性物质的湿沉降而形成的。

11、粗粒子膜——DP大于2um，主要来源于机械过程所造成的扬尘，海盐溅沫、火山灰和风砂等一次气溶胶粒子，主要靠干沉降和雨水冲刷去除。

12、敏化光解——水体中存在的天然物质被阳光激发，又将其激发态的能量转移给化合物而导致的分解反应。

13、生物富集——是指生物通过非吞食方式，从周围环境蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体内浓度超过周围环境中浓度的现象。