溶解態(tài)混合組分蒽和芘的光降解及表面活性劑對蒽或芘光降解的影響.pdf

1、多環(huán)芳烴(Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是環(huán)境中常見的持久性有機污染物，主要由人類活動產(chǎn)生，可通過生物鏈積累，最終對人類健康造成危害。本文首先介紹了PAHs的性質(zhì)、危害、來源以及天然水環(huán)境中PAHs的主要環(huán)境行為，綜述了PAHs在液相介質(zhì)中的光降解研究進展；然后介紹了表面活性劑的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及其應(yīng)用，其中著重綜述了表面活性劑在環(huán)境科學中的應(yīng)用；隨后介紹了熒光分析法在PAHs相關(guān)研究中的應(yīng)用。在

2、上述討論的基礎(chǔ)上提出了本論文的設(shè)想及研究內(nèi)容，即選擇蒽(An)和芘(Py)作為模型分子，利用熒光分析法考察溶解態(tài)混合組分An和Py在水、人工海水(Simulated seawater， SSW)和經(jīng)過濾和殺菌處理的天然海水(Pretreated natural seawater， PNSW)三種介質(zhì)中的光降解過程以及表面活性劑對溶解態(tài)單組分An或Py光降解的影響。主要研究結(jié)果如下： 首先，研究了溶解態(tài)混合組分An和Py的光降解

3、過程。設(shè)計合適的光降解裝置，利用同步熒光法直接研究溶解態(tài)混合組分An和Py在水、SSW和PNSW中的光降解過程，并分別考察了環(huán)境因子HCO3-、光敏劑腐殖酸(Humic acid， HA)和丙酮、H2O2、NO3-和重金屬離子(Cu2+、Cd2+、Hg2+和Zn2+)對溶解態(tài)An和Py在水、SSW和PNSW中光降解的影響。結(jié)果表明：隨著鹽度的增加，溶解態(tài)混合組分An和Py的光降解速率都逐漸增大。溶解態(tài)混合組分An和Py在上述三種介質(zhì)中的

4、光降解速率大小順序均為SSW>PNSW>水。在水、SSW和PNSW中分別加入HCO3-、丙酮、H2O2和NO3-后，溶解態(tài)混合組分An和Py的光降解速率提高；而HA的加入則抑制二者的光降解；重金屬離子Cu2+、Cd2+、Hg2+和Zn2+對溶解態(tài)混合組分An和Py的光降解存在或抑制或促進的作用，并無統(tǒng)一的規(guī)律可循。溶解態(tài)An和Py在上述各種條件下的光降解過程都遵循一級反應(yīng)動力學模式。溶解態(tài)單組分An在水中光降解的半衰期在0.3-18.6

5、 min之間，而溶解態(tài)混合組分中An在水、SSW和PNSW中的光降解半衰期分別為0.5-18.9min之間、0.2-5.1 min之間以及1.5-10.7 min之間；溶解態(tài)單組分Py在水中的光降解半衰期在1.3-30.9 min之間，溶解態(tài)混合組分中Py在水、SSW和PNSW中的光降解半衰期分別為1.7-34.7 min之間、1.2-29.1 min之間以及2.3-31.7 min之間。 其次，研究了溶解態(tài)An或Py在表面活

6、性劑溶液中的光降解過程。利用表面活性劑能夠增加PAHs表觀溶解度的性質(zhì)，用熒光法考察了三種表面活性劑(Brij35、SDS和DTAB)溶液中溶解態(tài)An或Py的光降解過程。結(jié)果表明在SDS和DTAB溶液中，溶解態(tài)An和Py都增溶于表面活性劑膠團的內(nèi)核處，光降解受到抑制；而在Brij35溶液中An和Py增溶于Brij35膠團的聚氧乙烯外殼處，其光降解速率提高。動力學分析表明，溶解態(tài)An在水和Brij35溶液中的光降解均遵循一級反應(yīng)動力學模式

7、，反應(yīng)半衰期分別為16.3 min-1和8.9 min-1。溶解態(tài)Py在水中的光降解也遵循一級反應(yīng)動力學模式；但在Brij35溶液中的光降解卻遵循二級反應(yīng)動力學模式，反應(yīng)半衰期分別為24.8 min-1和1.3 min-1。我們對有無表面活性劑存在下光降解反應(yīng)動力學過程均遵循一級反應(yīng)動力學模式的An在Brij35溶液中的光降解過程進行初步的機理探討。結(jié)果表明在Brij35溶液中自由基抑制劑HCO3-對溶解態(tài)An的光降解無影響，且磁場效應(yīng)