论文部分内容阅读
有机磷阻燃剂(OPFRs)是一类新兴的环境污染物,由于大量的使用导致其广泛存在于各类环境介质中。目前由于OPFRs具有持久性、致癌性和神经毒性等危害,引起了人们的广泛关注。光化学反应作为有机污染物在水环境中的重要转化途径之一,一直是环境领域的研究热点,然而目前大部分研究都致力于考察光催化条件下OPFRs的光化学反应,关于水环境中OPFRs在自然光照条件下的光化学转化的研究较少。本课题以天然水环境中普遍存在的磷酸三甲苯酯(TCP)为目标化合物,进行稳态光照实验,对其光化学反应动力学、反应过程的活性物种以及光转化产物进行了相关研究,具体如下:(1)探究了水体中TCP在不同光强(4.67、12.89、61.6 mW/cm2)、不同波段(UV-A、UV-B和UV-C)照射下的直接光降解情况。结果表明TCP在未光照时不发生降解,在不同光强及UV-B和UV-C波段照射下均可发生直接光解,且符合一级反应动力学。随着光强增大,TCP的光解加快,光解半衰期t1/2依次为130.78 h,67.96 h和8.75 h。在UV-A照射下TCP几乎不降解,自然光中对TCP光解起作用的部分为UV-B波段,在UV-B照射下TCP发生明显光降解,光解半衰期t1/2为8.75 h,在UV-C照射下TCP降解十分迅速,光解半衰期t1/2为7.78 min。(2)在模拟自然光条件下(800 W汞灯加290 nm截止滤光片),系统考察了TCP的初始浓度以及水环境因子Fe3+、NO2-和HA对TCP光化学反应动力学的影响。研究发现,TCP初始浓度越高其降解速率越快;Fe3+和NO2-均明显促进了TCP的光降解,但高浓度Fe3+的促进作用比低浓度Fe3+的弱;HA对TCP的光降解起到抑制作用。进一步通过电子顺磁共振(EPR)技术探究了这些环境因子对该转化影响的自由基机制。结果表明含Fe3+、NO2-和HA的TCP溶液在光照后均生成了羟基自由基·OH,超精细耦合常数为:αN=αH=15.07 G。Fe3+和NO2-主要是通过生成·OH而促进溶液体系中TCP的光降解,而HA溶液光照后虽然生成了·OH,但TCP光解速率降低,推测HA主要是通过与TCP竞争光源而产生抑制作用。(3)采用高分辨液相色谱-质谱联用技术(LTQ-Orbitrap)对TCP光转化过程的产物进行检测。根据前人关于OPFRs降解产物的研究以及精确分子量的提取分析,发现TCP在模拟自然光照下,共可检测到3种光转化产物。根据产物结构推测了TCP的光转化途径,主要包括光致TCP苯环结构的C-H键均裂以及光致水解反应。