二恶英在粘土矿物表面的天然形成机理

摘要

二恶英类化合物被认为是毒性最强的一类有机污染物，传统理论认为，二恶英在环境中的产生 与人类活动密切相关。但近些年的研究发现，二恶英在环境中普遍存在，在没有被污染的土壤、沉 积物以及粘土矿中都发现了相当高浓度的二恶英。另外，研究还发现这些二恶英具有非常独特的异构体/同类物分布特征，即以八氯代二苯并二恶英（OCDD）为主要的存在形式，而多氯代二苯并呋喃（PCDFs）的浓度很低。本研究通过实验证明了二恶英能在粘土矿物表面天然形成，在这个过程中，一个电子首先由五氯酚分子转移到Fe3+形成一个带正电荷的自由基，该自由基与另一个氯酚分子结合，从而生成二恶英前体物（predioxin），最后脱氯形成二恶英。在这个反应过程中，蒙脱石粘土由于其独特的层状结构以及表面负电性使得带正电的自由基可以稳定存在，从而使反应继续进行；而Fe3+不仅能作为一个氧化剂接受电子，还能催化氯酚的聚合反应。通过原位红外光谱以及理论量子力学计算都证明了粘土表面带正电自由基的存在，该研究结果能够很好地解释二恶英在自然界中的分布和以OCDD为主要存在形式的特征。