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上篇 高等环境化学原理与应用1

1 污染物结构与环境科学和工程的关系1

参考文献6

2 污染物结构8

2.1 宏观结构参数--辛醇-水分配系数8

2.2 官能团参数10

2.2.1 Hammett参数10

2.2.2 Taft参数12

2.3 分子几何结构参数--分子连接指数13

2.3.1 一级连接指数14

2.3.2 二级连接指数15

2.3.3 高级连接指数15

2.3.4 价键连接指数16

2.3.5 分子连接指数解析18

2.4 量子化学参数20

2.5 光谱参数22

2.5.1 红外光谱22

2.5.2 紫外光谱24

2.6 其他结构参数25

2.6.1 分子量25

2.6.2 分子体积25

2.6.3 表面积25

2.6.4 范德华半径25

2.6.5 分子折射率MR25

2.6.6 氢键25

2.7 各种参数相互之间的关系26

2.6.9 信息指数26

2.6.8 立体结构或者空间效应26

2.6.7 核磁共振跃迁26

2.8 综合性方法--专家系统27

参考文献31

3 污染物基本性质32

3.1 沸点和熔点32

3.2 密度35

3.3 表面张力和等张比容36

3.4 溶解度38

3.4.1 官能团方法39

3.4.2 分子连接指数模型41

3.4.3 与lgKOW定量关联模型42

3.5 辛醇-水分配系数42

3.5.1 分子片法43

3.5.2 分子连接指数模型47

3.6 蒸气压48

3.6.1 非极性化合物的饱和蒸气压48

3.6.2 极性化合物的蒸气压49

3.7 亨利挥发系数50

3.8 金属离子的性质51

参考文献53

4 污染物传质迁移55

4.1 扩散传质55

4.1.1 污染物在空气中的扩散系数DA56

4.1.2 污染物质在水中的扩散传质系数DW58

4.1.3 多孔介质扩散传质系数DS59

4.2.1 活性碳吸附60

4.2 吸附过程60

4.2.2 土壤与沉积物吸附62

参考文献68

5 污染物化学降解71

5.1 水解反应71

5.2 电离反应72

5.3 光化学反应76

5.3.1 卤代苯光解反应77

5.3.2 稠环芳烃光解反应78

5.4 高级氧化技术78

5.4.1 羟基自由基氧化79

5.4.2 臭氧氧化80

5.5 大气自由基化学81

5.6 还原反应83

参考文献84

6 污染物生物降解87

6.1 定性关系模型89

6.2 定量关联模型91

6.2.1 分子片结构模型93

6.2.2 综合模型93

6.3 芳香烃的生物降解94

6.3.1 芳香烃的好氧生物降解94

6.3.2 芳香烃的厌氧生物降解96

6.4 厌氧生物降解97

6.5 专家系统99

参考文献101

7 污染物结构与环境毒理学104

7.1 污染物质的富集和累积105

7.1.1 鱼类生物富集因子107

7.1.2 牛肉和奶制品的生物富集因子109

7.1.3 植物和蔬菜生物富集因子110

7.2 污染物质的毒性效应110

7.2.1 “麻醉性”毒性111

7.2.2 “反应性”毒性111

7.2.3 单一酶的毒性112

7.2.4 哺乳动物的综合毒性113

7.2.5 遗传毒性--致突变114

7.3 芳香烃的环境毒理效应116

7.4 金属化合物的毒理学效应118

7.4.1 金属离子的毒性118

7.4.2 有机金属化合物毒理学121

7.5 复合毒理学效应122

7.6 综合专家系统--MULTICASE123

参考文献125

8 污染物结构与环境管理学130

8.1 环境质量评价130

8.1.1 淡水环境系统132

8.1.2 陆地环境系统134

8.1.3 大气环境系统134

8.2 化学结构模型的应用135

8.2.1 物质降解模型与毒理学模型结合用于现场的评价136

8.2.2 美国有毒物质控制法实施中的环境风险评价138

参考文献142

9 附录145

附录Ⅰ QSAR模型研究方法145

附录Ⅱ 中国优先控制的有机污染物147

附录Ⅲ 美国环保局优先控制的有机污染物149

附录Ⅳ 网上资源152

下篇 高等环境微生物原理与应用153

10 环境微生物过程的复杂性及其简化153

参考文献156

11 传统微生物模型及其局限性157

11.1 微生物生长特性157

11.2 Monod模型158

参考文献161

12 关键酶的诱导合成与调控162

12.1 活性酶的功能162

12.2 酶的基因诱导合成163

12.3 活性酶诱导动力学模型167

12.4 细胞对酶活性的综合调控机理169

12.5 饥饿状态的影响170

参考文献172

13 微生物的毒性抑制和自我恢复174

13.1 传统的毒性抑制模型174

13.2 对活性酶的抑制175

13.3 以细胞为基础的毒性抑制176

13.3.1 竞争性抑制176

13.3.2 选择性抑制178

13.3.3 非选择性抑制179

13.3.4 中间代谢产物抑制181

13.3.5 最终代谢产物抑制182

13.4 自我恢复183

13.4.2 酶恢复模型186

13.4.1 经验模型186

13.4.3 “不完全恢复”理论及模型187

参考文献188

14 能量代谢动力学192

14.1 能量代谢机理192

14.2 能量代谢模型194

14.2.1 物料衡算194

14.2.2 能量的产生195

14.2.3 能量的消耗196

14.3 能量调控模型197

14.4 好氧降解过程能量代谢198

14.5 厌氧降解过程能量代谢199

参考文献201

15.1.1 宏观结构参数--辛醇-水分配系数203

15 污染物结构与微生物代谢203

15.1 污染物分子结构参数203

15.1.2 官能团特征参数--Hammett系数204

15.1.3 分子几何结构参数--分子连接指数206

15.1.4 量子化学参数209

15.1.5 光谱参数210

15.2 微生物降解过程参数212

15.3 定性结构模型214

15.4 定量结构模型215

15.4.1 与关键酶的作用--以单氧酶为例217

15.4.2 分子片结构模型217

15.4.3 综合模型218

15.5.1 芳香烃好氧生物降解219

15.5 芳香烃生物降解219

15.5.2 芳香烃厌氧生物降解221

15.6 专家系统223

参考文献223

16 微生物生态227

16.1 活性污泥228

16.2 生物膜231

16.3 厌氧过程233

16.4 自然水体中的微生物生态235

参考文献238

17 综合模型245

17.1 微生物同时利用数种基质245

17.2 微生物分别利用数种基质247

17.4 最大比生长速率μmax的变化248

17.3 一种物质被同时用做多种用途248

17.5 半饱和系数KS的变化249

17.6 穿越细胞膜的传质过程251

17.7 好氧-缺氧过程转换251

17.8 实际发生的过程253

参考文献255

18 污染物共降解257

18.1 好氧微生物共降解259

18.1.1 链烃共降解260

18.1.2 环烃共降解260

18.1.3 芳香烃共降解261

18.2 厌氧微生物共降解262

18.3 化能自养微生物共降解263

18.4 共降解复合模型264

参考文献269

19 污水处理毒性抑制及其控制模式274

19.1 污水处理毒性抑制模型274

19.2 控制模式277

19.3 参数确定278

参考文献279

20 贫营养微生物及微污染饮用水净化281

20.1 贫营养微生物特性281

20.2 饮用水生物净化原理--有机物283

20.3 饮用水生物净化原理--无机物285

20.3.1 硝化285

20.3.2 铁和锰的微生物氧化286

20.4 处理工艺287

20.3.3 反硝化287

参考文献290

21 受污染地下水和土壤的生物修复293

21.1 土壤中的微生物293

21.2 微生物的迁移294

21.3 生物修复原理295

参考文献298

22 废气生物处理的复杂性301

参考文献303

23 附录305

附录Ⅰ 国际水协城市污水生物处理1号模型305

附录Ⅱ 国际水协城市污水生物处理2号模型306

附录Ⅲ 常见污染物及其中间产物生物降解动力学参数311

参考文献326