二甲苯(包括邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯)在不同环境中的降解途径主要包括生物降解、化学氧化、光解及挥发作用,具体降解机制因环境介质(如土壤、水体、大气)而异。以下是综合分析:
一、大气中的降解
羟基自由基氧化
二甲苯在空气中主要与羟基自由基(·OH)反应,生成中间产物(如对甲基苯甲醛、2,5-二甲基苯酚),氧化为CO?和H?O。
半衰期:当大气中·OH浓度为5×10?/cm?时,半衰期仅8~14小时。
与臭氧(O?)或NO?自由基反应速率较慢,半衰期可达数年。
光解作用
二甲苯不吸收波长>290nm的光,直接光解难发生;但在NO存在时,可生成甲基乙二醛等副产物(占30%~50%)。
二、水体中的降解
挥发作用
地表水中二甲苯因高挥发性(Henry常数6.99×10? Pa·m?/mol)迅速进入大气,是主要清除途径。
半衰期:挥发速率远高于其他降解途径,地表水中非持久性污染物。
生物降解
微生物(如活性污泥中的菌群)可将二甲苯作为碳源分解,通气条件下清除率>78%。
水生植物(芦苇、菖蒲)通过根系吸收并代谢二甲苯,人工湿地可协同微生物降解。
化学氧化
高级氧化技术(如芬顿法)利用羟基自由基将二甲苯分解为无害小分子。
三、地下水中的降解
半衰期:25~287天,受微生物活性和氧化条件影响显著。
挥发受限,生物降解成为主要途径,如营养供应充足时半衰期可缩短至2.6小时。
五、工业废水处理技术
吸附法:活性炭或分子筛吸附二甲苯,处理后浓度大幅降低。
膜分离:反渗透膜或PDMS膜选择性分离二甲苯,实现废水净化与资源回收。
低温等离子体:高能活性粒子直接分解二甲苯为CO?和水,反应快速且能耗低。
四、土壤中的降解
生物降解
特定微生物(如铜绿假单胞菌、珊瑚色诺卡氏菌)通过有氧代谢将二甲苯逐步氧化为对甲基苯甲酸或黏康酸,开环降解。
降解效率:在适宜条件下,80天内50%~85%的二甲苯可被降解。
植物修复
紫花苜蓿、黑麦草等植物吸收二甲苯并通过体内酶转化,结合根系分泌物促进微生物降解。
物理迁移
二甲苯在土壤中吸附能力弱(logK?w=2.31),易随水分迁移至地下水或挥发至大气。