氧氟沙星和诺氟沙星的水环境光化学转化:pH值及溶解性物质的影响

在模拟日光照射下,考察了氧氟沙星和诺氟沙星在纯水和天然水中的光降解行为,结果表明,氧氟沙星和诺氟沙星的光降解随p H增加(p H=4—10)先增快后减慢,两种抗生素以两性离子形态存在时光解最快.氧氟沙星和诺氟沙星在天然水中的光降解显著慢于其在相似p H条件下(p H=8)纯水中的光降解,天然水中的溶解性物质对两种抗生素的光降解总体表现为抑制作用.以Suwannee河富里酸为例,研究了溶解性有机质(DOM)的影响机制,发现淡水中高浓度的DOM主要通过竞争光吸收抑制氧氟沙星和诺氟沙星的光解,而海水中低浓度的DOM可以通过淬灭活性物种抑制两种抗生素的光解.天然水中的金属阳离子(Ca2+和Fe3+)和NO-3分别通过配位作用和光致生成·OH影响氧氟沙星和诺氟沙星的降解.由此可见,氧氟沙星和诺氟沙星在天然水中的光化学行为依赖于水体p H值和溶解性物质的综合影响.     

光助-过碳酸钠体系降解2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮

有机防晒剂在废水、海水和地表水中经常检出,亟需发展新型高效的去除技术.本研究构建了以过碳酸钠(SPC)代替H_2O_2的光助均相氧化体系,并选取水体中广泛检出的2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮(BP-3)为模型化合物,研究了该体系中的降解动力学和常见溶解性组分的影响.结果表明,相对于单独SPC、单独UV体系,BP-3在SPC+UV体系中呈现更好的降解效率.自由基淬灭和电子自旋共振实验证实·OH是SPC+UV体系中降解BP-3的最主要活性物种.水中常见溶解性组分DOM和Br~-可淬灭体系中的·OH进而对BP-3的降解表现为抑制效应;而Cl~-在低浓度下促进BP-3降解,高浓度则抑制其降解,这和BP-3与Cl·、Cl_2·~-的反应活性差异相关.     

采用电渗析耦合反渗透法分离养殖海水中溶解性有机质

海洋中的溶解性有机质(DOM)是全球碳循环中的重要组成部分,其在全球生物地球化学循环以及区域生态系统对气候的响应方面起着重要的作用.由于DOM组成和结构的复杂性以及海水的高含盐量,导致分离和表征海水DOM存在困难.中国是世界上最大的海水养殖国家,但目前对我国海水养殖中DOM的分离以及表征尚不多见.本研究采用电渗析耦合反渗透(ED/RO)法从海参养殖海水中分离DOM,其溶解性有机碳(DOC)的提取效率为66.8%.通过对原始海水和分离DOM的紫外-可见吸收光谱、光谱斜率进行比较,以及对分离DOM的C∶N物质的量之比的测定,证明ED/RO法可有效地从海参养殖海水中分离出具有代表性的DOM样品.本研究有助于揭示我国近海养殖区DOM在区域碳循环中的循环和转化过程.     

海水养殖区排水中溶解性有机质的光化学研究

本研究通过光化学实验考察了莱州湾海水养殖区排水中溶解性有机质的光化学性质,并分析了排水中溶解性有机质的紫外可见吸收光谱和荧光光谱随养殖时期的变化.结果表明养殖排水中溶解性有机质光致生成活性物种如3DOM*、1O2和·OH的速率分别处于10-9(mol·L~(-1)·s~(-1))、10-9(mol·L~(-1)·s~(-1))和10~(-1)3(mol·L~(-1)·s~(-1))的量级,并随养殖时期表现出一定的规律性,即退潮阶段大于涨潮阶段,养殖间歇期大于养殖作业期.光谱分析表明,类蛋白荧光峰是养殖作业期内的优势荧光峰,其在溶解性有机质组成中的贡献随养殖排水累积汇入呈逐渐增加的趋势,这与养殖活动中排放的残余饵料和养殖排泄物等有关.与养殖作业期相比,类腐殖质荧光峰在养殖间歇期溶解性有机质中贡献相对较大,可能与养殖池沉积物的扰动释放有关.     

pH对不同来源溶解性有机质光致生成活性物种量子产率的影响

溶解性有机质(DOM)普遍存在于地表水中,DOM吸收太阳光可生成多种光致活性物种(RPS),如激发三线态DOM(~3DOM*)、单线态氧(~1O_2)和羟基自由基(·OH)等.这些RPS对污染物的降解具有重要作用.天然水p H改变可导致DOM的粒径、官能团和分子量等变化,但p H对DOM生成RPS的影响少有研究.本文在模拟日光条件下,采用分子探针的方法测定了提取的黄海海水DOM(L-DOM)和两种购于国际腐殖酸协会的DOM(NAFA和SRHA)在p H值为4.0、7.0和9.0条件下生成~3DOM~*,~1O_2和·OH的量子产率.结果表明,3种DOM均可光致生成RPS,L-DOM生成RPS的量子产率远高于SRHA和NAFA.p H对不同来源DOM生成RPS的量子产率的影响不同,其中对L-DOM的影响最为显著.本研究有助于揭示水中有机污染物的光化学转化动力学.     

机物料中溶解性有机质对土壤吸附除草剂的抑制作用

溶解性有机质(DOM)是陆地及水生生态系统中十分活跃的组分,对有机污染物质的环境行为 (如毒性、迁移转化及生物可降解性等)有着重要的影响,而施用有机物料会释放大量的DOM.采用批量平衡法研究了水稻秸秆腐解产生的溶解性有机质对苄嘧磺隆(BSM)在土壤中吸附行为的抑制作用.结果表明,线性方程能很好地描述BSM在土壤中的吸附行为;添加DOM降低了BSM在土壤中的分配系数即logKd值,其logKd值与对照(不加DOM)间存在极显著差异(P<0.01),秸秆腐解时间越长,logKd值越小;亲水组分和疏水组分在DOM抑制土壤吸附BSM中起着不同的作用;BSM在土壤上的吸附自由能小于40 kJ·mol-1,推测BSM在土壤上主要以物理吸附为主,吸附机理可能有范德华力、疏水键、氢键和偶极键力,不存在化学键吸附作用.     

水中典型光敏剂引发金雀异黄酮三线态敏化光降解机理

金雀异黄酮(genistein,Gs)在水体中频繁检出,其环境行为备受关注。为深入探讨水中溶解性有机质(DOM)激发三线态敏化Gs间接光降解的机理,以3-甲氧基苯乙酮(3-MAP)、亚甲基蓝(MB)、2-萘乙酮(2-AN)和2-苯甲酮(BP)模拟DOM引发三线态光敏化反应,阐明Gs发生间接光降解活性与敏化剂性质、pH值的关系。通过光化学实验结合密度泛函理论计算发现,激发态能量高的BP或3-MAP对Gs的敏化效率低,二者虽可与Gs发生能量或电子转移敏化,但对λ290 nm的模拟太阳光吸收少,因此激发态产率低;激发态能量低的MB或2-AN对Gs的敏化效率高,且随pH升高而增强,因二者能吸收较多的模拟太阳光,激发态产率高。以MB为例,发现Gs分子形态几乎不能被光敏化降解(pH≤5); Gs由一价阴离子逐渐解离成二、三价阴离子,kin增大102倍(pH 6～12),说明Gs不同解离形态的敏化光降解活性具有显著差异。因Gs阴离子更易发生敏化光降解,因此带正电荷的MB分子比中性分子态的2-AN更易与Gs阴离子结合,表现出更高的敏化能力,相同pH (9或12)条件下,敏化光降解速率相差25～47倍。敏化剂三线态性质及pH值对Gs光敏化降解的影响机理,对于深入认识化学组成复杂的环境DOM的光化学活性具有重要意义。     

城市污水中典型卤代苯酚分布及其光降解行为研究

卤代苯酚(HPs)是一类广泛存在于水体中的污染物,其在污水处理厂出水中的存在及迁移转化会产生一定的健康和生态风险。探究卤代苯酚在环境中的转化行为非常重要。光降解反应是酚类物质在水体中迁移转化的重要途径,实际水体中的有机质等对卤代苯酚的光降解会产生一定的影响。对大连市区6家污水处理厂出水中卤代苯酚的污染状况进行了调查,结果显示在所有出水中总HPs的浓度范围为77.2~168.6 ng·L-1。在所有检出的卤代苯酚中,五氯酚和2,6-二氯酚浓度较高,且检出频率均为100%,检出浓度范围分别为10.8~166.7 ng·L-1和0.1~72.2 ng·L-1。在模拟太阳光照射条件下,选取2种氯酚和2种溴酚研究它们在污水样品与纯水中光降解行为,从卤原子取代的程度和种类两方面对不同卤代苯酚光降解的规律进行类比,分析了其光降解特性。此外,对比分析了不同污水厂出水的对同种卤代苯酚降解速率的影响,发现出水的p H值、溶解性有机质等因素,都可能影响卤代苯酚的光降解。     

无机离子对芘与天然溶解性有机质结合系数的影响

从天津市北塘河口沉积物提取了天然溶解性有机质(dissolved organic matter,DOM),利用荧光淬灭法测定了芘与所得DOM的结合系数KDOM,并研究了不同离子强度及离子类型对KDOM的影响.结果表明,DOM对芘的KDOM为1.27×105L·kg-1,远高于固态有机质的吸附能力,说明DOM对多环芳烃等憎水性有机污染物在水环境中的归趋具有不可忽视的影响.随着阳离子浓度的增加,芘的KDOM呈现先降低,再升高,然后稳定在某一值的复杂变化趋势.不同阳离子对芘的KDOM具有不同的影响,而所研究阴离子对KDOM影响不大。     

溢油分散剂中吐温80对石油中多环芳烃在海水中光降解的影响

溢油事故发生后喷洒溢油分散剂是常用的应急措施之一,这使得溢油分散剂中的表面活性剂与石油中的重要污染物多环芳烃(PAHs)在海水中共存。光化学转化是水中PAHs的重要转化途径,这些共存表面活性剂如何影响PAHs在海水中的光化学消减还有待阐明。本研究选取溢油分散剂的重要活性成分吐温80和石油中2种不同类型的PAHs(菲和二苯并噻吩),通过光化学实验考察不同浓度吐温80对菲(PHE)和二苯并噻吩(DBT)在海水中的光降解速率常数和光解量子产率的影响,并通过量子化学计算的手段研究其影响机制。研究发现:吐温80可以使PHE和DBT的阳离子自由基回到稳定的基态,降低PHE和DBT的光解量子产率,从而抑制PHE和DBT的光降解。该结果表明,在评价溢油分散剂的风险性时不可忽视其对PAHs环境转化行为的影响。     

黄河口近岸海域有色溶解有机质的时空分布及光降解特性

根据2018年10月（秋季）、2019年5月（春季）、 2019年8月（夏季）和2021年3月（冬季）在黄河口开展的溶解有机质（DOM）及其光学性质特征参数的陆海同步观测数据，结合同步开展的不同来源DOM的光降解船基现场培养试验，分析黄河口DOM及有色溶解有机质（CDOM）的时空分布特征，探讨该海域不同来源DOM光降解作用及控制机制.结果表明，黄河入海径流的溶解有机碳（DOC）和CDOM浓度呈现夏季高、冬季次之、春季和秋季低的变化特征；DOC和CDOM入海通量呈现夏季最高、秋季和春季次之、冬季最低的季节特征，主要受黄河流域汛期及调水调沙作用影响；黄河口DOC呈现不规则斑块状分布，CDOM呈现近岸高、离岸低的分布特征，为黄河输入、海源自生及光降解等多种因素影响所致.在黄河径流较大的夏季，DOC受陆源输入影响较其他季节更为明显，CDOM浓度明显高于其他季节；夏季DOC与CDOM之间的线性关系也显著高于其他季节.春季、夏季和秋季陆源DOM光化学降解速率均高于海源；受DOM来源组成和温度、光照等环境因子共同作用，研究海域夏季CDOM光降解率高于春、秋两季.     

溶解性有机质对土壤镉形态及对莴笋吸收镉的影响

溶解性有机质(DOM)是陆地生态系统和水生生态系统中的一种重要的活跃的化学组分,是具有不同结构及分子量大小的有机物的连续体或混合体.它影响着环境的酸碱特性、营养物质的有效性、污染物质的环境行为特性等.DOM的浓度通常用溶解性有机碳(DOC)来衡量.     

河口潮滩沉积物对氨氮的等温吸附特性

以长江河口滨岸潮滩为研究对象 ,运用模拟实验的方法 ,研究了潮滩沉积物对氨氮的等温吸附特征 .结果表明 ,在模拟实验上覆水中氨氮的浓度 ( <1 40 μg·ml- 1 )范围内 ,沉积物对氨氮的吸附呈线性特征 .长江河口潮滩沉积物对氨氮的吸附系数在 3 81— 9 0 0之间 ,且与沉积物中有机碳 (TOC)的含量有良好的相关关系 (相关系数r =0 779,α =0 0 5 /) ,揭示了有机质控制着长江河口潮滩沉积物中氨氮的吸附行为 .模拟实验结果还发现 ,在淡水控制区域内 ,潮滩沉积物中固定态氨氮的含量处在 1 6 68— 33 73μg·g- 1 (dw)之间 ,而在海水所控制的潮滩沉积物中固定态氨氮的含量在 0 5 7— 6 36μg·g- 1 (dw)之间 ,这可能反映了研究区域内潮滩沉积物中固定态氨氮的含量主要受盐度控制     

湖泊沉积物孔隙水溶解性有机质组成与光谱特性

应用紫外-可见光谱和荧光光谱分析乌梁素海沉积物孔隙水中溶解性有机质(DOM)的组成和来源信息,揭示不同来源污染物对孔隙水DOM结构及地球化学行为的影响.研究结果表明,类蛋白物质含量相对较高的区域,其污染相对较重;沉积物孔隙水DOM的生物指数BIX值都大于0.6,预示沉积物孔隙水中DOM微生物来源贡献较大;在类蛋白荧光物质较高的区域,DOM的腐殖化程度相对较低,其结构相对简单,稳定性较弱;腐殖化指数HIX254分析结果也表明,受污程度较高的区域,DOM的腐殖化程度较低;紫外吸收光谱的斜率能够反映沉积物孔隙水中类腐殖酸的变化,而光谱斜率S350—400比S275—295更能够反应沉积物孔隙水中类腐殖酸的变化,随着S350—400升高,DOM中类蛋白物质的含量呈下降趋势,类腐殖酸含量逐渐增加.     

不同重金属对土壤中四溴双酚A环境归趋的影响

四溴双酚A(TBBPA)和重金属的复合污染情况常见于电子电器拆解厂或回收站周边土壤,而重金属对TBBPA在土壤环境中的降解、转化和残留的影响尚不清晰.本研究利用14C标记的TBBPA来探索不同浓度水平重金属(Cu、Cd和Zn)对两种土壤(红壤和乌栅土)中TBBPA降解转化、矿化、不可提取态残留形成等环境行为的影响.经60 d培养,乌栅土中92.2%±0.5%的TBBPA被转化为不可提取态残留或代谢产物,其中7.2%±0.8%被彻底矿化为CO2;灭菌作用极大地抑制了乌栅土中TBBPA不可提取态残留的形成(由77.2%降至9.9%),表明土壤微生物在不可提取态残留的形成中起到关键作用.而红壤中仅有9.9%±0.5%的TBBPA被转化成不可提取态残留,<0.5%被矿化为CO₂,与灭菌对照组无显著差异.当土壤重金属(>500μmol·kg-1)存在时,乌栅土中TBBPA矿化和不可提取态残留形成率分别降低14%—78%和31%—86%,而可提取态TBBPA(即生物可利用态)增加0.5—4.4倍,其中水溶态残留增加0.3—1.5倍,进而增加TBBPA在土壤中的持久...     

室内泳池水中8种芳香族氯/溴代消毒副产物的生成

消毒是泳池水处理过程中一项重要的工艺,而在消毒过程中消毒剂会与水中的有机质和无机离子发生反应生成消毒副产物(DBPs).近年来泳池水DBPs引起人们越来越多的关注.本研究以8种高毒性芳香族氯/溴代DBPs(2,4,6-三氯苯酚、2,4,6-三溴苯酚、3,5-二氯水杨酸、3,5-二溴水杨酸、3,5-二氯-4-羟基苯甲醛、3,5-二溴-4-羟基苯甲醛、2,6-二氯-4-硝基苯酚、2,6-二溴-4-硝基苯酚)为研究对象,评估了它们在5个室内泳池水及其消毒源水自来水中的浓度水平,测定了各类水质参数,并对水质参数与8种芳香族氯/溴代DBPs的浓度进行了相关性分析.结果表明,泳池水中自由余氯、氯胺、Br~-、I~-、各形态氮(总氮、氨氮、硝态氮、亚硝态氮)、DOC及UV_(254)等指标均普遍高于其源头自来水,且不同消毒方式的泳池水在这些水质参数上也呈现出一定的差异.在5个泳池水中,8种芳香族氯/溴代DBPs均有检出(检出限在0.08—0.64 ng·L~(-1)之间),且各泳池水中芳香族Cl-DBPs浓度明显高于Br-DBPs.无论是芳香族Cl-DBPs还是Br-DBPs,在臭氧和氯联合消毒的泳池水中的浓度均要低于只用氯消毒的泳池水.不同月份8种芳香族氯/溴代DBPs浓度差异较大,但它们在泳池水中的浓度均低于自来水中的浓度.水质参数中Br~-和I~-浓度与多种芳香族氯/溴代DBPs的生成呈显著正相关.     

螺旋霉素在水溶液中的光降解

螺旋霉素(Spiramycin,SPI)是一种广泛存在于水体中的新兴有机污染物.在表层水体,光降解是其主要的降解方式.本实验研究了高压汞灯(250W)、氙灯(1000W)和太阳光照射下SPI在超纯水和天然湖水中的光降解过程,探讨了SPI在水溶液中的光降解动力学及环境因素对其光降解的影响.结果表明,SPI在高压汞灯照射下降解最快,其次是氙灯,太阳光照射下降解最慢,均符合准一级反应动力学.高压汞灯照射下,SPI在纯水中的光降解速率小于天然湖水中,在纯水中SPI发生了直接光降解和自敏化光降解,并以直接光降解为主.SPI的光降解速率常数(k)与其初始浓度(C0)呈负相关;随水体pH增大k增大;NO_3~-对SPI光降解具有促进作用,NO_3~-浓度升高降解速率增大;而HA、NO_2~-对其光降解具有抑制作用,HA、NO_2~-浓度升高抑制率增加.     

四溴双酚A的光转化过程及机理

四溴双酚A(Tetrabromobisphenol A,简称TBBPA)作为目前使用最广泛的溴系阻燃剂,通过生产、使用、处置等环节进入到环境中,并通过环境降解过程转化为新型的有机污染物,产生未知环境风险.光转化是环境中有机污染物降解的主要方式之一,转化效率高、速度快.本文综述了TBBPA及其衍生物在光照条件下的模拟环境光转化和光催化过程及机理. TBBPA及其衍生物在光辐射条件下易发生转化,转化效率和速率受到pH、初始浓度、溶解氧等环境条件的影响,光催化剂会显著提升TBBPA的转化速率. TBBPA的光转化机理包括脱溴、β-断裂、羟基化等,产物主要包括三溴双酚A、二溴双酚A、4-异丙烯基-2,6-二溴苯酚、2,6-二溴苯酚、羟基化三溴双酚A等.相较于TBBPA,针对TBBPA衍生物的光降解过程和机理尚不明晰,未来需要进一步对TBBPA及衍生物光转化过程进行研究,为其迁移转化过程的机理和相关未知污染物的监控提供理论支持,为综合评估TBBPA类溴代阻燃剂的环境风险提供科学依据.     

UV-254 nm活化过硫酸盐降解麻黄碱的影响因素和机理

采用UV-254 nm活化过硫酸盐高级氧化技术去除水中污染物麻黄碱(EPH),并研究了其降解动力学过程和降解机理.考察了过硫酸盐(PS)投加量、EPH的初始浓度、不同pH值及不同离子(HCO~-_3、NO~-_3、Cl~-)对降解效果的影响.结果表明,UV-254 nm活化过硫酸盐工艺能有效去除实验条件下的EPH,其氧化降解反应符合二级动力学方程.EPH去除率随着PS投加量的增加而增大.pH对降解反应有较大的影响,在pH=7的条件下,反应速率最快,表观反应动力学常数(k_(obs))为0.467 min~(-1).进一步研究表明,HCO~-_3、NO~-_3和Cl~-对EPH的降解都存在抑制作用,在相同浓度下,其抑制程度依次为Cl~- NO~-_3 HCO~-_3.通过UPLC-MS/MS鉴定了麻黄碱降解的中间体,并提出了可能的降解机理和转化途径.     

溶解性有机质(DOM)对不同浓度卡马西平在蒙脱土上吸附行为的影响

为探究溶解性有机质(DOM)对药物和个人护理品(PPCPs)类污染物吸附过程的影响,以卡马西平(CBZ)为目标污染物,以蒙脱土为介质,用商用腐殖酸(HA)制备DOM,开展吸附实验,并采用紫外-可见光吸收光谱和红外光谱表征等手段,研究了DOM对不同浓度CBZ在蒙脱土上吸附影响的差异及机制.等温吸附实验结果显示:DOM对不同浓度CBZ吸附影响方式不同.CBZ浓度较低时(0.2—1.5 mg·L~(-1)),DOM对CBZ的吸附表现为抑制作用,吸附等温线为L型;浓度较高时(5—40 mg·L~(-1))表现为由抑制转为促进作用,吸附等温线为C型.结合表征结果分析认为,CBZ浓度是影响DOM存在下CBZ吸附行为的主要因素.DOM与低浓度CBZ的结合能力弱,此时大分子量DOM与CBZ竞争有限的吸附位点,小分子量DOM与CBZ结合起到增溶作用,而DOM中以大分子量物质为主,因而DOM对CBZ的吸附抑制作用增强,形成L型吸附等温线;DOM与高浓度CBZ的结合能力较强,结合物质的分子量随CBZ浓度升高而逐渐增大,进而引起共吸附和累积吸附现象产生,在蒙脱土上形成的新的活性吸附位点,从而导致CBZ的吸附促进作用随污染物浓度的升高而增强,形成C型吸附等温线.