水体颗粒态NOM中环境持久性自由基的光形成

摘要

环境持久性自由基（Environmentally Persistent Free Radicals,EPFRs）是一类新兴的环境有害物质，其在环境中分布广泛，甚至无处不在，能够诱导生成活性氧化物种（ROS），具有较强的生物危害性。而水体作为全球三大环境要素之一，存在有大量的颗粒态有机质、过渡金属离子以及含有被取代的芳香烃化合物等，为EPFRs的形成提供了充足的条件，而目前对于水体中EPFRs的研究较少。因此，探究水体中颗粒态有机质在自然光照下产生EPFRs，对研究EPFRs的环境来源及分布具有一定的环境意义，并能为颗粒态有机质上ROS的生成路径提供新的思路。 在本研究中，我们选用蒙脱土（Mnt）代表水体中的矿物质，腐殖酸（HA）代表水体中的NOM，通过吸附实验获得蒙脱土-腐殖酸（Mnt-HA）复合颗粒物来模拟水体中的颗粒态NOM，并通过实验室模拟光照实验，利用电子顺磁共振技术（EPR）研究了HA和Mnt-HA复合颗粒物在光照条件下EPFRs和ROS的生成情况，并研究了不同环境因子，如HA含量，金属离子及卤代酚类化合物对Mnt-HA复合颗粒物上EPFRs生成的影响。具体研究结果如下： 1）HA自身存在有g=2.00373，ΔH=5.65G的EPFRs，且光照能够促进HA产生EPFRs；吸附有2,4-DCP或（和）Cu2+的HA在光照条件下能够生成EPFRs； 2）未光照时，HA和HA+Cu2++2,4-DCP体系中均有e-和?OH存在。在光照条件下，HA和HA+Cu2++2,4-DCP体系中均有e-、·OH和1O2生成； 3）Mnt-HA复合颗粒物上的EPFRs由两部分组成：一部分是HA自身生成的，另一部分是光照条件下Mnt-HA吸附2,4-DCP或（和）Cu2+生成的；光照能够促进Mnt-HA生成EPFRs； 4）O/M越高，Mnt-HA复合颗粒物上生成的EPFRs越多；Cu2+浓度越低，体系生成的EPFRs越多；相同浓度下，Cu2+、Fe3+、Zn2+和Mn2+生成EPFRs的能力：Fe3+>Zn2+>Cu2+>Mn2+；2mM的2,4-DCP生成的EPFRs最多，浓度过高和过低都不利于EPFRs的生成；相同浓度下，溴酚比氯酚更易生成EPFRs，且2-BP比2,4-BP生成的EPFRs多； 5）通过EPR自旋捕捉和自旋标记技术，未光照时，Mnt-HA-Cu2+-2,4-DCP体系中有e-和·OH存在，但Mnt-HA体系中只存在e-。在光照条件下，Mnt-HA和Mnt-HA-Cu2+-2,4-DCP体系中均有e-、·OH和1O2生成。

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