溶解性有机质及其与铁共存时的光化学活性研究

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溶解性有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)普遍存在于地表水中,在光照作用下,DOM能够产生一系列活性物种(Reactive Species,RS),如单线态氧(1O2)、羟基自由基(·OH)和三重态有机物(3DOM*)等,对水环境中有机污染物的迁移转化产生重要影响。不同来源的DOM在不同的光强和环境条件下的RS的产生能力差异较大,但是光源、pH和共存离子如Fe(Ⅲ)离子等对DOM产生RS的能力的影响尚不清楚。因此,本论文以Suwannee River腐殖酸(SRHA)、Suwannee River天然有机质(SRNOM)和污水二级出水有机物(EfOM)为典型的DOM,以糠醇(FFA)、对氯苯甲酸(pCBA)和2,4,6-三甲基苯酚(TMP)作为1O2、·OH和3DOM*的分子探针,研究了不同光源和pH条件下,DOM及其与Fe共存时的光化学活性,以期为DOM及其与Fe共存体系中有机污染物的光化学转化的研究提供理论依据。主要结论如下:(1)不同来源的DOM生成1O2、·OH和3DOM*等RS的能力不同,这种能力受光照强度和溶液pH的影响。汞灯照射下DOM产生RS的能力显著高于氙灯照射条件下。汞灯照射条件下,pH6和pH7时,SRHA的1O2、·OH和3DOM*的生成能力均大于SRNOM,pH7时,EfOM的1O23DOM*生成能力大于SRHA,而1O2的生成能力则小于SRHA和SRNOM;氙灯照射条件下,1O2的生成能力为SRHA>SRNOM>EfOM,·OH的生成能力为SRNOM>SRHA>EfOM,3DOM*生成能力为EfOM>SRNOM>SRHA。(2)Fe(Ⅲ)的存在会影响DOM光敏化产生RS的能力。总体上,Fe(Ⅲ)对DOM产生RS的能力表现为抑制作用,且随Fe(Ⅲ)浓度的增加,抑制效应增强。Fe(Ⅲ)浓度为10μmol·L-1时,在不同DOM和pH的条件下,Fe(Ⅲ)对三种RS生成的影响表现为促进或者抑制;而当Fe(Ⅲ)浓度达到25μmol·L-1后,则对所有的RS都产生抑制效应。在Fe(Ⅲ)浓度为50μmol·L-1时,汞灯照射条件下,Fe(Ⅲ)对DOM产生1O2、·OH和3DOM*的抑制率分别为11.54%43.03%、26.71%76.08%、22.99%29.49%;在氙灯照射下,Fe(Ⅲ)对DOM产生1O2、·OH和3DOM*的抑制率分别为16.60%32.10%、13.33%46.12%和12.97%46.07%。(3)随着DOM溶液中Fe(Ⅲ)浓度的增加,其E2/E3值也随之减小,说明DOM与Fe形成了络合物,分子量增加,导致DOM光敏化产生的RS减少。E2/E3与单一DOM产生1O2、·OH的稳态浓度以及TMP的光降解反应速率常数具有正相关关系。
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