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本文以菲、芘和苯并(a)芘为目标污染物,研究了紫外光照射下多环芳烃(PAHs)在土壤介质中的光降解机理以及土壤条件和环境因子对光解PAHs的影响,并以不同晶型TiO2和腐殖酸作为氧化剂催化降解土壤中PAHs,系统研究了光催化降解及光敏化降解的动力学特性。
研究结果表明:土壤中有机质、氧气、水分会通过不同方式促进土壤中多环芳烃的光解,土壤盐分会抑制土壤中多环芳烃的光解。土壤中多环芳烃的紫外光解过程主要是直接光解,敏化光解和光氧化反应。光氧化反应包括了超氧离子自由基,羟基和单线态氧氧化作用。
土壤中PAHs的光解受化合物自身结构、光照强度及土壤水分影响。土壤中PAHs光解在有氧的条件下符合一级动力学方程。在本研究中,光解的半衰期由苯并(a)芘的37.87天增加到菲的58.73天。三种不同结构的PAHs光解速率主要与其在土壤中的紫外光谱与极谱半波氧化电位有关。苯并(a)芘在土壤表面的吸收光谱在大于光源的发射光谱的谱带越多,强度越强；以及极谱半波氧化电位越低,使得苯并(a)芘降解速度快于芘和菲,菲由于其谱带少,强度低,以及其极谱半波氧化电位越低与芘差别不显著,使得其降解速度慢于芘。光照强度增加和土壤湿度增加都会促进土壤中三种不同结构的PAHs的光解。通过对土壤的搅拌使得深层的PAHs得到光解。
纳米锐钛型、金红石型和锐钛.金红石混晶型TiO2和腐殖酸均能促进土壤中PAHs的紫外光降解,三种TiO2光催化和腐殖酸光敏降解化PAHs均符合一级动力方程,在向土壤中添加一定量的双氧水下,PAHs降解率逐渐升高。随着紫外辐射强度的增加,光催化降解速率常数增加,半衰期减少；HA促进土壤中PAHs的TiO2光催化降解,HA在这个过程中起着敏化作用。三种不同晶型TiO2和腐殖酸强化氧化土壤中PAHs的结果表明,向土壤中添加土壤的有机组分和无机组分,均能起到促进土壤中多环芳烃的光解。