壬基酚聚氧乙烯醚（NPEO）在河水的生物降解率測定

佟玉潔，聶 云

天津職業(yè)大學，天津 300402

生物降解是有機物在生物酶作用下，經(jīng)過一系列的生物化學反應轉化為較簡單化合物的過程，有時可以被完全轉化為無機物。生物降解是有機污染物在環(huán)境中的重要的轉化過程，可使有機污染物的組成、結構和性質(zhì)發(fā)生根本的改變，并最終從環(huán)境中去除。對表面活性劑生物降解性的研究，多是模擬污水處理廠的活性污泥中的微生物進行的降解研究，沒有考慮其在自然環(huán)境下的生物降解性。本論文模擬河水環(huán)境，用生物耗氧量法，測定非離子表面活性劑壬基酚聚氧乙烯醚（NPEO）在河水中的生物降解速率，為研究其在環(huán)境中的遷移轉化行為提供依據(jù)。

1 非離子型表面活性劑

由于全球工業(yè)趨勢和人均生活水平的提高，加快了工業(yè)表面活性劑和民用洗滌劑的發(fā)展。非離子表面活性劑發(fā)展更為迅速，目前產(chǎn)量僅次于陰離子表面活性劑而居第二位，其品種極其繁多，用途亦愈加廣泛。由于其良好的生物降解性和表面活性，其在表面活性劑中所占的比重將愈來愈大。

非離子表面活性劑在水中不發(fā)生電離，是以羥基或醚鍵為親水基的兩親結構分子。按其親水基可分為：聚氧乙烯型（如烷基酚聚氧乙烯醚APEO、脂肪醇聚氧乙烯醚AEO、脂肪酸聚氧乙烯酯AE、聚氧乙烯酰胺）、多元醇型（如失水山梨醇酯、蔗糖酯）、烷基醇酰胺、烷基多苷等類型。

2 烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）與壬基酚聚氧乙烯醚（NPEO）

烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）被廣泛用于紡織、塑料、橡膠、日用化工、醫(yī)藥、造紙等工業(yè)，作為洗滌劑、乳化劑、潤濕劑、擴散劑、穩(wěn)定劑等，是繼脂肪醇聚氧乙烯醚（AE）之后的另一大類非離子型表面活性劑。APEO中壬基酚聚氧乙烯醚（NPEO），占80%～85% ，辛基酚聚氧乙烯醚（OPEO）占15%以上，十二烷基酚聚氧乙烯醚（DPEO）和二壬基酚聚氧乙烯醚（DNPE）各占1%。

壬基酚聚氧乙烯醚（NPEO）是烷基酚聚氧乙烯醚（APEO）類非離子表面活性劑的主要品種，占APEO總產(chǎn)量的85%左右，作為洗滌劑、乳化劑、潤濕劑、分散劑和農(nóng)藥助劑等，在民用洗滌劑和工業(yè)領域均有廣泛應用。

3 NPEO生物降解速率測定試驗

生物降解試驗主要考察表面活性劑被微生物分解的過程和程度。天然水源、污泥、土壤、污水系統(tǒng)等都可以成為表面活性劑的生物降解環(huán)境，模擬這些環(huán)境條件可以對表面活性劑的生物降解性進行研究。所使用的方法有：振蕩培養(yǎng)法、活性污泥法、生物耗氧量法、Warburg法及變?yōu)槎趸挤ǖ?。本試驗采用河水消失法，將一定量的河水和表面活性劑加入一個玻璃容器中， 然后在室溫下培養(yǎng)， 用生物耗氧量法測定表面活性劑降解率。

3.1 實驗原理

用生化需氧量（BOD）可測定水體的可生物降解性。BOD作為水質(zhì)有機污染綜合指標之一，是指水中有機物在耗氧微生物（主要是好養(yǎng)及兼性細菌）作用下，進行耗氧分解過程中所消耗水中溶解氧的量。溶解氧消耗與生物降解速率的基本方程為：BOD（t）=L0（1-e-kt）。

BOD（t）為時間t（天）時有機物降解的累計消耗量（mg/L），L0 為有機物的完全生化耗氧量（mg/L），K為有機物生物降解速率（1/d）。

計算方法采用Thomas斜率法。經(jīng)一系列數(shù)學推導，得出：

將t與（t/BOD（t））1/3線性回歸，得出線性方程：y=k'x+b，則

由此可求出生物降解速率k。

3.2 試驗方法

試驗儀器主要為BOD-220A型BOD快速測定儀和THZ-828氣浴恒溫振蕩器。試驗用水采自天津市新開河鹽垞橋下。用河水水樣配成100mg/L的NPEO溶液于500mL棕色磨口試劑瓶中，在室溫下置搖床中避光培養(yǎng)。同時，以不加NPEO的河水水樣為對照。每天在固定時間取50mL水樣，測定其BOD。

4 結果與分析

表1 NPEO的累積耗氧量

圖1 （t/BOD（t））1/3 與t線性關系圖

半衰期為原始基質(zhì)濃度降解一半所需要的時間，計為t1/2

結果表明，在該試驗條件下，100mg/LNPEO溶液的生物降解速率為0.0103h-1，它的半衰期為67h。依據(jù)半衰期對有機物的生物降解性分類，半衰期在1d～7d的有機物生物降解快。所以，NPEO在河水中是可以降解的，且生物降解速度快。

5 討論

在NPEO的生物降解過程中，NPEO的鏈被打斷，形成保留1個～2個聚氧乙烯醚（EO）的NPEO（NPEO1及NPEO2），這些代謝物可氧化成相應的羧酸（NPEC1及NPEC2），進一步降解為短鏈乙氧基物，相應的羧酸及壬基酚。EO鏈越短，中間代謝物的水溶性越差，NPEO隨著降解的深入其毒性逐步增加。對水生生物來說，NP比NPEO具有更大的毒性。本試驗用生物耗氧量法測定NPEO在河水的生物降解率，結果為濃度100mg/L的NPEO在河水的生物降解速率為0.0103h-1，半衰期為67h。說明NPEO在河水中是可以降解的，且降解速度快。

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