模擬太陽光作用下水環(huán)境中烷基酚光轉化機理研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、典型的內分泌干擾物壬基酚(Nonylphenol, NP)和辛基酚(Octylphenol, OP)因其在工業(yè)過程的廣泛應用,現在普遍存在于水體環(huán)境中,且因為其環(huán)境持久性、生物累積性及生殖毒性而受到人們的廣泛關注。本論文選取4-n-NP、4-t-OP作為研究對象,研究其在水溶液體系中的光化學行為;并著重模擬水環(huán)境中各常見環(huán)境要素,考察它們對NP、OP光轉化影響及作用機制,旨在深入理解NP、OP在水環(huán)境中的光轉化機理和環(huán)境行為。主要研究結

2、論如下:
  在實驗室控制光轉化條件下,通過測定光轉化過程中NP、OP的殘留率,考察了天然水環(huán)境各主要因素(光照強度、溫度、濃度、pH、Fe(Ⅲ)、DO、NO3-、H2O2、HCO3-、HA等)對它們光轉化的影響。結果表明,DO、NO3-、H2O2、HA是影響NP、OP在水環(huán)境中光轉化的重要因素,而溫度、光照強度、濃度、Fe(Ⅲ)、pH、HCO3-等對APs的轉化影響較小。在不同介質(純水、人工海水和天然海水)中,DO、NO3-、

3、H2O2、HA均在NP、OP的光轉化中起重要作用,但由于不同體系中所含物質的差異性,且主要組分在光轉化時生成的活性粒子與NP、OP作用機理不同,導致了不同目標物、不同體系間光轉化速率間的差異較大。在此基礎上,通過轉化中間產物的檢測,系統(tǒng)研究 NP、OP在水中的光轉化機理。
  NP在DO作用下產物主要有4-壬基-鄰苯二酚、壬醇、壬醛和壬酸,其中以壬酸為主。推測NP在O2-作用下,生成鄰酚類物質,繼續(xù)反應轉變?yōu)猷忰侔l(fā)生共軛加成;共

4、軛加成產物不穩(wěn)定,生成壬醇、壬醛和壬酸。H2O2光照生成的OH進攻NP的三個電子云較集中的位置(即碳鏈末端、酚羥基鄰位、連接苯環(huán)的烷基碳),主要轉化產物有碳鏈縮短(2-8碳)的酚、4-壬基-鄰苯二酚、壬醇、壬醛、壬酸,其中以壬醛為主。NO3-在光照下同時生成OH與NO2,因此具有與H2O2存在時相同的作用機制和轉化產物;另外NO2能硝化 NP,檢測到2-硝基-4-壬基酚。當OH過剩時Cl-的存在有利于OH的充分利用,能夠進一步促進反應的

5、進行,當OH較少時則會與NP競爭從而產生抑制作用。轉化產物與H2O2單獨存在時相同,另外還檢測到壬酰氯,其前驅體可能是壬醛。在天然海水中檢測到的NP轉化產物為4-壬基-鄰苯二酚,而其他小分子產物并未檢測到,可能是因為在天然海水中存在的活性粒子較多,反應路徑較多,產物并不單一,以至最終小分子產物的量比較少,而難以被檢測到。
  水溶液中DO作用下OP的光轉化主要產物是4-叔辛基-鄰苯二酚。推測反應機理為:吸收光能處于激發(fā)態(tài)的OP被O

6、2-攻擊,生成鄰酚類物質。由于未檢測到其他小分子產物的存在,鄰酚類產物的進一步轉化途徑尚難推測。水溶液中的H2O2在光照下生成OH,在其作用下OP的主要轉化產物有4-叔辛基-鄰苯二酚、戊基酚(以前者為主)。推測轉化機理為:OH進攻OP的酚羥基鄰位,生成4-叔辛基-鄰苯二酚;同時OP在OH作用下烷基鏈末端的叔碳脫掉一個小分子醇,轉變?yōu)橄鄬^不穩(wěn)定的仲碳結構,仲碳結構經過重排,轉變?yōu)閮蓚€叔碳直接相連的庚基。但是在光轉化后樣品中并沒有檢測到這

7、種物質,可能是由于其末端烷基碳相對更活潑,在OH的作用下極易從烷基脫離,烷基碳逐步脫離的結果最終就轉變?yōu)槲旎?。NO3-作用下 OP光轉化產物主要有4-叔辛基-鄰苯二酚和2-硝基-4-叔辛基酚,以硝化產物(后者)累積為主,可能是因為該硝化產物較為穩(wěn)定。推測該機制下OP的光轉化機理是NO3-光轉化生成的OH與NO2進攻OP的酚羥基鄰位。在天然海水作用下,檢測到的OP主要轉化產物是2-硝基-4-叔辛基酚,可能是因為在天然海水中OP光轉化生成

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