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

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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0-2 m各处的光降解半减期(t1/2),平均t1/2分别为41.93 h,49.66 h,24.38 h。(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(0.54 M)和Brˉ(0.8 mM)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。
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