【摘 要】
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PPCPs(pharmaceuticals and personal care products,医药与个人护理品)是近年来引起关注的一类污染物。起先在欧洲,最近在美国的环境中被普遍检出。由于具有各种生物活性,环境中的PPCPs可能会引起生态系统的的异常,这是环境学家把PPCPs归为污染物的出发点。由于缺少大多数PPCPs在环境中的存在和分布的相关数据,环境学界对PPCPs环境行为及影响的研究还有
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PPCPs(pharmaceuticals and personal care products,医药与个人护理品)是近年来引起关注的一类污染物。起先在欧洲,最近在美国的环境中被普遍检出。由于具有各种生物活性,环境中的PPCPs可能会引起生态系统的的异常,这是环境学家把PPCPs归为污染物的出发点。由于缺少大多数PPCPs在环境中的存在和分布的相关数据,环境学界对PPCPs环境行为及影响的研究还有待深入。
PPCPs在水环境中的检出说明,PPCPs对通常的水处理设施中的生物降解过程有抗性。从PPCPs的结构上看,大多数都含有芳环、杂环或其他具有光活性的结构。据此推测,光降解可能是决定PPCPs环境行为的决定性因素。
扑热息痛(Paracetamol)是常用的退热止痛药,也是染料和影像工业的重要原料。有报道表明,在污水处理系统出水中,扑热息痛的浓度可达6.0μg/l。由于具有肝毒性和其他副作用,扑热息痛已经做为一种潜在的PPCPs得到了环境学界的关注。硝酸根和碳酸(氢)根是天然水体中普遍存在的无机离子,在光照条件下会发生一系列的光化学反应,对有机污染物的环境归趋有着重要的影响。本文以中压汞灯模拟太阳光,对扑热息痛在这两种体系中的光化学行为进行了研究。
首先,研究了扑热息痛的光解动力学及多种因素的影响。其次,通过分子探针方法,鉴定了光化学过程中产生的活性自由基,并测定了扑热息痛与活性自由基的反应速率常数。最后,鉴定了扑热息痛光降解的中间体和产物;并提出了扑热息痛的降解途径。主要研究结果如下:
1.发展了光化学体系中活性自由基的分析测定方法。以甲醇和异丙醇做为分子探针,鉴定了硝酸根体系中生成的羟基自由基。利用竞争动力学方法,分别以对硝基苯胺和苯甲酸为分子探针,测定了扑热息痛与碳酸根自由基和羟基自由基的反应速率常数分别为:5.0x107 L mol-1 s-1.和8.1×109 L mol-1 s-1。并对天然水体条件下,两种自由基对有机污染物降解的影响进行了比较。
2.扑热息痛在硝酸根溶液中的光解研究。硝酸根是天然水体中普遍存在的无机离子,在光照条件下会生成羟基自由基,引发有机污染物的降解,从而影响其环境行为。本部分的研究结果包括:(1)探讨了一系列影响因素对扑热息痛光降解的影响。这些因素包括:pH,硝酸根浓度,扑热息痛初始浓度,腐殖质,碳酸(氢)根,亚硝酸根,盐度,硬度。研究表明,扑热息痛的直接光解很慢,在硝酸根溶液申可以被快速降解,为一级动力学反应(r≥0.98)。(2)鉴定了扑热息痛在硝酸根溶液中的降解中间体和产物,指出扑热息痛的主要间接光解过程为羟基自由基的加成和芳环的断裂。
3.扑热息痛在碳酸根溶液中的光解研究。碳酸根自由基是影响天然水体中有机污染物环境归趋的主要活性中间体之一。碳酸根和羟基自由基的反应被看作是碳酸根自由基的主要生成途径。在天然水体和臭氧AOP体系中,碳酸根自由基的稳态浓度大约高出羟基自由基两个数量级。因此,对于苯胺和酚等易于被碳酸根自由基氧化的污染物来说,碳酸根自由基对其环境行为的影响有可能大于羟基自由基。
研究中,首先测定了碳酸根自由基和羟基自由基与扑热息痛的反应速率常数。并利用此结果,外推至天然水体环境,比较了两种自由基对环境中有机污染物环境行为的影响。其次,探讨了pH、硝酸根和腐殖质对碳酸根体系的影响。结果表明,提高pH和硝酸根浓度,降低腐殖质浓度,都有利于扑热息痛的降解。最后,通过GC—MS分析,鉴定了扑热息痛的降解产物,并提出了扑热息痛在碳酸根体系中的降解机理:由于碳酸根自由基对分子苯环的作用,生成一系列的分子自由基,分子自由基被进一步降解成为小分子。
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