随着社会经济的迅速发展,各种有机化合物在日常生产和生活中得到大量的应用。其中大部分是一些难以生物降解并对生态环境有毒害作用的。这些物质一旦进入自然环境,具有长期存留、污染范围广等特点,从而导致一系列环境问题的产生,并对生态环境和人体健康构成了严重的威胁。本研究选取其中具有代表性的有毒难降解有机污染物:含氮杂环化合物——吡啶(Pyridine)和邻苯二甲酸酯类——邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl phthalate,DMP)作为研究对象。吡啶是一种典型的含氮杂环化合物,常见于焦化废水和制药废水中;邻苯二甲酸二甲酯是邻苯二甲酸酯类中链式最短,运用最广泛的化合物,作为增塑剂用于塑料的制备。吡啶、邻苯二甲酸二甲酯都属于较难生物降解的有机物,但它们在生物降解步骤中都涉及到需要电子的反应,因此考察电子对其降解速率的影响具有重要的理论和实际意义。本研究利用一种新型的折流式内循环生物膜反应器分别对吡啶和DMP进行生物降解,重点讨论了电子在加速它们生物降解过程中的作用。探讨内源或外源电子是如何加速吡啶和DMP生物降解速率的,并对目标污染物生物降解过程中的中间产物生成情况进行了定量分析。结果发现,额外的电子供体不仅可以通过加速初始的单加氧反应从而加速吡啶的整个生物反应;还能加速中间产物的双加氧反应,通过减少中间产物的累积,来加速DMP的整个反应。主要实验结果如下:1.吡啶的初始生物降解步骤是2步单加氧反应,通过提供2.94m M和4.34m M额外的电子供体,吡啶的生物降解速率在4小时内较吡啶单独生物降解分别提高了23%和54%。2.经过紫外光解作为预处理后的吡啶,在生物降解时其生物降解速率会明显提高。这是因为吡啶在紫外光解过程中,会生成的主要中间产物丁二酸。丁二酸作为电子供体可以明显加速吡啶的生物降解速率。并且光解时间越长,产生的丁二酸越多。3.吡啶的生物降解速率与电子当量成正比。该实验通过加入等电子当量的甲酸和乙酸与等当量的丁二酸进行比较而得以证明。4.无论外源电子还是内源电子都可以加速吡啶的生物降解速率。丁二酸作为电子供体既可以加速吡啶的生物降解,同时也可以降解中间产物——2-羟基吡啶降解的生物降解。5.DMP通过两步水解反应转化为邻苯二甲酸(Phthalic acid,PA),而中间产物PA的进一步反应是需要电子的双加氧反应,PA的存在会抑制DMP的生物降解。6.外源电子供体(如丁二酸)的加入,可以加速PA的双加氧反应,进而加速DMP最初的水解反应。并且PA的生物降解速率与外源电子的加入量成正比。