新型微量污染物氯贝酸在水环境中的光化学行为及反应机理研究

摘要

近年来，药物及个人护理品（PPCPs）作为一类新型污染物，备受关注。CA（Clofibric acid，CA）为一种常见的PPCPs类物质，是降血脂药物的活性代谢产物。该类药物使用剂量比较高，且被人体摄入后，超过60％将通过人体排泄被排出体外，最终进入污水处理厂，而污水处理厂对CA的去除效率并不高，使其在环境中积累，对生态环境存在潜在危害。光化学降解是 CA在水环境中转化的一个重要过程，因此，本论文以CA作为目标污染物，研究CA在水环境中的光化学行为及反应机理。
　　首先，研究了CA在水环境中的光降解动力学、反应机理，以及CA光降解过程中的毒性变化，并对CA光降解的产物和路径进行了分析。结果发现，在纯水中， CA在模拟太阳光下的光降解符合拟一级动力学方程，且光降解速率随初始浓度的增大而降低；淬灭试验表明，CA的光降解包括直接光降解和自敏化光降解，且直接光降解贡献比较大；采用UPLC-MS-MS检测发现，CA在模拟太阳光照射条件下降解30min的产物主要有三种，分别为对氯苯酚，2-（4-羟基-苯氧基）-2-甲基-丙酸和2-（4-氯-三羟基-苯氧基）-2-甲基-丙酸，主要由脱氯、取代、亲电加成等反应产生；以大型溞做目标物，检测在CA光降解的过程中的急性毒性变化，发现有急性毒性更大的产物生成。通过向反应溶液通入高纯N2和O2发现，溶解氧可抑制CA的光降解。此外，改变溶液初始pH发现，初始pH的变化可对CA的光降解产生明显影响。
　　然后，考查了水环境中共存的无机盐离子对CA光降解的影响。结果表明，无机盐离子与 CA共存时，CA的光降解符合拟一级动力学方程。在实验添加浓度为0.01~1.00mmol·L-1的 Cl-可促进CA的光降解，但随着Cl-浓度的增大，促进作用逐渐减弱，添加浓度为10mmol·L-1的 Cl-可抑制 CA的光降解；添加浓度为0.01~0.10mmol·L-1的Br-也可促进CA的光降解，且促进作用随Br-添加浓度的增大而减小；而0.10~10.00mmol·L-1的Br-对CA的光降解具有抑制作用，且抑制作用随Br-浓度增大逐渐增大；I-、HCO3-、NO2-、NO3-、Cu2+和Zn2+可抑制CA的光降解，而且抑制作用随添加浓度增大而逐渐增强，NH4+对CA的光降解无明显影响。通过模拟水体pE值变化，研究不同形态氮素对CA光降解的复合影响发现，NO2-和NH4+、NO2-和 NO3-对 CA光降解的影响表现出拮抗作用，且 NO2-和 NO3-之间的拮抗作用强于 NO2-和 NH4+之间的拮抗作用。添加浓度为0.001~0.005mmol·L-1的 Fe3+对 CA的光降解表现出促进作用，添加浓度为0.01mmol·L-1的Fe3+对CA的光降解表现出抑制作用；Mg2+在添加浓度为0.001mmol·L-1对CA的光降解表现出抑制作用，在较高添加浓度时对CA的光降解表现出促进作用，且随着添加浓度增大促进作用逐渐增大。
　　最后，以HA为代表，研究了溶解性有机物对对CA光降解的影响，结果发现，在添加浓度范围内，HA对 CA的光降解具有抑制作用，且随着添加浓度增大抑制作用逐渐增大。

目录

第一章 绪论

1.1药品和个人护理用品研究现状

1.2 CA的研究现状

1.3选题依据、研究目的、内容和技术路线

第二章 实验材料与方法

2.1实验材料与仪器

2.2溶液配制

2.3光解实验

2.4水溶液中CA浓度的测定

2.5 CA量子产率的测定

2.6毒性分析实验

2.7光屏蔽因子的测定

2.8二级反应速率常数和稳态浓度的测定

第三章 CA的光降解动力学、机制及毒性变化研究

3.1 CA的量子产率

3.2初始浓度对CA光降解的影响

3.3 CA的光降解机制及动力学模型

3.4初始pH对CA光降解的影响

3.5溶解氧对CA光降解的影响

3.6 CA的光降解产物及路径分析

3.7 CA光降解过程中的毒性变化

3.8小结

第四章 溶解性物质对CA光降解的影响

4.1卤素离子对CA光降解的影响

4.2 HCO3-对CA光降解的影响

4.3不同形态氮素对CA光降解的影响

4.4金属离子对CA光降解的影响

4.5腐植酸对CA光降解的影响

4.6小结

结论与建议

结论

建议

创新点

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

声明

致谢