芳香族氨基酸氯化及氯胺化消毒副产物的研究（一）

摘要

饮用水的消毒是预防水源性疾病的重要手段，对保护人类健康至关重要，目前多采用氯化或氯胺化消毒法进行。氨基酸作为组成生命体必需物质蛋白质的基本单元，必然广泛存在于水体，在饮用水消毒过程中易受到消毒剂氯或氯胺的进攻，尤其是芳香族氨基酸容易与氯发生亲电取代以及氧化等反应而产生复杂的消毒副产物，对人类健康带来严重的潜在威胁，因此研究芳香族氨基酸作为前体在消毒过程中产生的消毒副产物是非常重要和必要的。 本课题以UHPLC-Q-TOFHRMS和UHPLC-QQQ MS为手段研究了酪氨酸和苯丙氨酸在氯化和氯胺化消毒过程中产生的消毒副产物及二者氯胺化消毒反应动力学： 1、建立并优化了酪氨酸和苯丙氨酸的UHPLC-Q-TOF HRMS的分析方法，在此基础上分别研究了二者在氯化消毒中产生的消毒副产物，通过标准物对照和验证试验确定了酪氨酸有苯丙氨酸、3-氯酪氨酸、3,5-二氯酪氨酸、N-氯酪氨酸、3,N-二氯酪氨酸和3,5,N-三氯酪氨酸等6种氯化消毒副产物，苯丙氨酸只有N-氯苯丙氨酸1种。进一步研究了这些消毒副产物随次氯酸钠用量和随消毒时间的变化趋势。 2、在相同UHPLC-Q-TOF HRMS分析条件下分别研究并确定酪氨酸和苯丙氨酸在氯胺化消毒过程中各产生17种消毒副产物；通过标准物对照和验证试验确定酪氨酸的氯胺化消毒副产物中有苯丙氨酸、4-羟基苯甲醛、4-羟基苯乙酰胺和N-氯酪氨酸，苯丙氨酸有苯甲酰胺、苯乙酰胺、4-羟基苯乙酰胺和N-氯苯丙氨酸；以精确分子量产生分子式和二级质谱推测了这些消毒副产物的结构，包括重氮盐、腙、脒、酰胺、过氧化物等以及其它更为复杂的结构。在此基础上，进一步研究了这些消毒副产物随氯胺用量和随消毒时间的变化趋势。 3、建立并优化了酪氨酸和苯丙氨酸的UHPLC-QQQ MS的定量分析方法并进行系统适用性验证。在此基础上，测定了4、13、22、31、40℃下酪氨酸和苯丙氨酸的氯胺化准一级反应动力学常数，并根据阿伦尼乌斯方程进一步计算了酪氨酸和苯丙氨酸氯胺化消毒反应的活化能分别为63.077kJ/mol和63.609kJ/mol。本文为饮用水的生产及饮用安全标准的制定提供了坚实的基础。

目录

声明

1 综述

1.1 消毒副产物

1.1.1 饮用水安全性

1.1.2 消毒技术研究

1.1.3 消毒副产物的来源与分类

1.1.4 消毒副产物分析方法研究

1.2 氨基酸

1.2.1 氨基酸的理化性质

1.2.2 水环境中氨基酸的来源

1.2.3 氨基酸消毒副产物研究现状

1.3 消毒动力学相关研究

1.3.1 化学反应动力学相关概念

1.3.2 反应动力学分析方法

1.3.3 饮用水消毒动力学研究现状

1.4 选题的目的与意义及主要内容

2 酪氨酸的消毒副产物的相关研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验仪器与试剂

2.2.2 样品配制

2.2.3 仪器条件

2.2.4 数据的采集与处理

2.3 结果与讨论

2.3.1 离子源参数优化

2.3.2 酪氨酸的源内裂解规律

2.3.3 酪氨酸的二级质谱裂解规律

2.3.4 酪氨酸氯化消毒副产物的研究

2.3.5 酪氨酸氯胺化消毒副产物的研究

2.3.6 本章小结

3 苯丙氨酸的消毒副产物的相关研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验仪器与试剂

3.2.2 样品配制

3.2.3 仪器条件

3.2.4 数据的采集与处理

3.3 结果与讨论

3.3.1 离子源参数优化

3.3.2 苯丙氨酸的源内裂解规律

3.3.3 苯丙氨酸的二级质谱裂解规律

3.3.4 苯丙氨酸氯化消毒副产物的研究

3.3.5 苯丙氨酸氯胺化消毒副产物的研究

3.3.6 本章小结

4 酪氨酸与苯丙氨酸氯胺化消毒反应动力学研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验仪器与试剂

4.2.2 样品配制

4.2.3 仪器条件

4.2.4 数据的采集与处理

4.3 结果与讨论

4.3.1 酪氨酸与苯丙氨酸检出限与定量限

4.3.2 酪氨酸和苯丙氨酸标准曲线的建立

4.3.3 酪氨酸和苯丙氨酸的回收率

4.3.4 酪氨酸氯胺化的反应动力学方程

4.3.5 酪氨酸氯胺化的反应活化能计算

4.3.6 苯丙氨酸氯胺化的反应动力学方程

4.3.7 苯丙氨酸氯胺化的反应活化能计算

4.4 本章小结

5 结论

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果

致谢