苯并三唑类紫外线稳定剂UV-P在近岸海水中的环境光降解

摘要

光化学转化是痕量有机污染物(TOrCs)在表层水体中重要的降解途径之一。苯并三唑类紫外线稳定剂(BT-UVs)因具有光稳定性而被大量添加于塑料等产品中，现已成为水环境中常被检出的TOrCs，但其环境光化学行为尚不明确。BT-UVs在水环境中是否会表现光稳定性而具有潜在持久性值得探究。TOrCs在水环境中的光降解受环境因子影响，如溶解性有机质(DOM),pH等，以往研究发现淡水DOM是影响TOrCs光降解的重要因素，影响作用与DOM来源和TOrCs结构具有特异性关系。受人类活动如海水养殖影响，近海DOM具有来源独特、浓度高等特点，前人发现近海DOM能显著促进磺胺类抗生素光降解，但关于近海DOM对其它TOrCs(如BT-UVs)光降解的影响仍有待研究。本研究选取BT-UVs中结构最具代表性的2-(2-羟基-5-甲基苯基)苯并三唑(UV-P)作为目标物，探究UV-P在近岸海水中的光解动力学，揭示近岸海水DOM及卤素离子对其光降解的影响机制，主要内容和结果如下： (1)采用模拟日光照射实验，探究了UV-P在磷酸盐缓冲溶液、淡水和近岸海水中的光解动力学。发现UV-P在中性条件下(中性形态)的表观光解速率常数(kobs)和量子产率小于其在酸性和碱性条件下(离子形态)。UV-P在自然水体中的kobs比其在磷酸盐缓冲溶液中大一个数量级，这归因于UV-P与活性中间体的高反应活性。UV-P与单线态氧(1O2)、羟基自由基(HO?)、激发三线态DOM(3DOM*)的二级反应速率常数大于各活性中间体与部分抗生素、抗病毒药物、防晒剂和阻燃剂类污染物。基于以上测定参数，借助模型预测了一天不同时刻UV-P在黄河三角洲区域的海水、淡水、河口水中水深0-2m各处的光降解半减期(t1/2)，平均t1/2分别为41.93h,49.66h,24.38h。 (2)考察了DOM和卤素离子对UV-P光降解的影响机制，发现受海水养殖影响程度不同的海水DOM(DOM-S1,DOM-S2,DOM-S3)和萨瓦尼河天然有机质(SRNOM)均能促进UV-P光降解。DOM主要通过产生3DOM*促进UV-P光降解，四种3DOM*对UV-P间接光降解的贡献为98.361%-99.278%，1O2和HO-的作用不显著。UV-P的光降解速率与DOM浓度成正比，DOM主要通过产生活性中间体促进UV-P光降解，而非抗氧化作用。海水浓度水平Clˉ(0.54M)和Brˉ(0.8mM)均能促进UV-P光降解。卤素离子和海水DOM对UV-P的光降解影响为拮抗关系，卤素离子能淬灭3DOM*，从而对UV-P光降解的促进作用减弱。

目录

引言

1 痕量有机污染物水环境光化学转化的研究进展及选题依据

1.1 环境光化学转化及研究方法

1.1.1 环境光化学转化的概念

1.1.2 环境因子的影响

1.1.3 环境光化学转化动力学和研究方法

1.2 苯并三唑类紫外线稳定剂(BT-UVs)的环境水平及生态毒理效应

1.2.1 BT-UVs简介

1.2.2 BT-UVs的环境水平

1.2.3 BT-UVs的生态毒理效应

1.3 苯并三唑类物质的水环境光化学转化

1.4 本论文的选题依据、研究目的、内容和技术路线

1.4.1 选题依据

1.4.2 研究目的和内容

1.4.3 技术路线

2 UV-P在近岸海水中的光解动力学

2.1 引言

2.2 材料与方法

2.2.1 实验材料

2.2.2 模拟日光照射实验与样品分析

2.2.3 光解量子产率

2.2.4 UV-P与RIs反应活性的测定

2.3 结果与讨论

2.3.1 不同解离形态UV-P的光解动力学

2.3.2 UV-P在不同水体中的光降解速率常数

2.3.3 UV-P与RIs的反应活性

2.3.4 预测UV-P在黄河三角洲水体中的光降解速率常数

2.4 小结

3 海水溶解性组分对UV-P光解动力学的影响

3.1 引言

3.2 材料与方法

3.2.1 实验材料

3.2.2 模拟日光照射实验及样品分析

3.2.3 光谱参数测定及光屏蔽校正

3.2.4 RIs稳态浓度和量子产率的测定

3.3 结果与讨论

3.3.1 DOM对UV-P光降解的影响

3.3.2 卤素离子对UV-P光降解的影响

3.3.3 卤素离子和DOM对UV-P光降解的复合影响

3.4 小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢