羟基自由基反应常数定量预测模型

羟基自由基(·OH)反应常数对于表征有机污染物在大气环境中持久性具有重要意义.依据经济合作与发展组织(OECD)关于QSAR模型构建与验证的导则,采用量子化学方法对覆盖了不同种类的722个化合物进行结构优化,遗传算法筛选最优结构描述符,运用多元线性回归构建化学品羟基自由基反应常数预测模型.拟合结果显示,多元线性回归模型决定系数R2和标准误差分别为0.819和0.508,基于leverage法评价模型的应用域,结果表明模型具有较强的稳健性、预测性和拟合能力.美国环保局EPI Suite中AOPWIN模块羟基自由基反应常数预测模型没有给出明确的应用域,利用所建模型与美国EPI Suite对化学物质进行比较,其中,有85个化学物质预测优于EPI Suite软件.通过定量结构-活性关系(QSAR)预测技术可弥补羟基自由基反应常数测试数据的缺失,减少测试费用和评估数据的不确定性.     

二甲亚砜捕获-高效液相色谱测定天然水体中羟基自由基的光化学生成

利用二甲亚砜捕获羟基自由基定量生成甲醛,甲醛与1,3-环己二酮和氨衍生反应,衍生产物在400 nm的激发波长下,在460 nm处具有特征荧光,建立了一个新的高效液相色谱分离、荧光检测水体中光学反应产生的羟基自由基的方法.考察了捕获剂用量、酸度、温度、时间以及衍生试剂用量对羟基自由基测定的影响,在优化的实验条件下,该方法对羟基自由基的定量下限为0.066μmol·L-1.采用建立的方法对湖水、海水以及湿地水在氙灯模拟光源以及太阳光下羟基自由基光化学生成进行了初步研究,表明太阳光照下羟基自由基的生成速率约为氙灯光照下羟基自由基生成速率的两倍以上,说明羟基自由基在实际自然条件下的生成速率有可能被低估.天然水体中的羟基自由基的生成与水体成分密切相关,由铁和可溶性有机质(DOM)光照产生羟基自由基的机理较为复杂,DOM和铁的相互作用对天然水体中羟基自由基的光化学生成影响有待于进一步研究.     

水相中有机化学品和卤素自由基反应速率常数的定量结构-活性关系模型

卤素自由基尤其是氯自由基在污水中难降解污染物的降解以及表层海水中环境微污染物的降解过程中发挥重要作用,能够影响污染物的环境持久性与毒性风险.在污水及表层海水中存在着多种多样的有机污染物,单纯依靠实验手段测定它们和氯自由基的反应速率常数费时费力并且成本较高.因此本研究通过发展氯自由基与有机污染物的反应速率常数的QSAR模...     

水体中二氧化钛(P25)光催化降解甲芬那酸的机理

本文研究了甲芬那酸(MEF)在UV-P25光催化降解下的行为和产物.结果表明,在紫外光照下P25能够快速催化降解MEF,实验浓度下很好地符合准一级动力学模型,速率常数为0.338 min~(-1).碱性溶液有利于MEF的降解,随着p H值从5.0增加到10.0,速率常数从0.271 min~(-1)增加到了0.388 min~(-1).采用硝基苯作为分子探针鉴定了P25光催化降解MEF过程中生成的羟基稳态浓度为0.58×10~(-1)2mmol·L~(-1),通过异丙醇猝灭计算出羟基自由基贡献率为95.7%,由此推算MEF与羟基的实际二级反应速率常数为1.04×1010L·(mol·s)~(-1).采用UPLC/MS/MS鉴定了MEF降解产物,推测MEF的光催化降解途径主要涉及脱氢反应、羟基化反应和酮化反应.发光菌急性毒性试验评价MEF降解过程中中间产物的毒性变化表明,UV-P25是一种有效降低MEF毒性的方法.     

四价硫和甲醛反应动力学的研究

用光度法和化学法分别在pH2.0,4.0和5.0测定了生成羟基甲磺酸盐(HMS)的表观二级连率常数。讨论了二级速率常数与氢离子浓度的关系。计算了下列反应的速率常数:     

不同光谱区间日光照射下水体成分的光致羟基自由基生成研究

本文对硝酸根、亚硝酸根、过氧化氢和可溶性有机质(Dissolved organic matter,DOM)等4种水体成分在不同波段的太阳光照射下羟基自由基的光化学生成情况进行了研究.结果表明,硝酸根、亚硝酸根和过氧化氢三者的光致羟基自由基生成速率(vs.光通量)与其浓度之间有良好的线性关系,说明三者的光致羟基自由基生成是三者直接光解产生羟基自由基,都为一级反应,单位浓度(mol·L~(-1))的硝酸根、亚硝酸根、过氧化氢的羟基自由基生成速率分别为13.6、2.11×10~3、2.90×10~2μmol·L~(-1)·E~(-1)·m~2;DOM的光化学过程可以产生羟基自由基,但羟基自由基生成速率与DOM浓度间不存在明显的线性关系,具体的原因可能是DOM光致羟基自由基生成可经由非过氧化氢途径(途径1,DOM直接光解)和过氧化氢途径(途径2,过氧化氢光解)两种途径生成,而高浓度DOM的存在会产生较强的滤光作用,同时也会阻断途径2中过氧化氢的生成,降低羟基自由基的生成速率;不同光谱区间的日光对4种成分的羟基自由基贡献不同,可见光区对4种组分贡献均远小于紫外区,紫外区UVA和UVB对硝酸根和过氧化氢的羟基自由基光化学生成贡献较为接近,UVA和UVB对亚硝酸根和DOM的羟基自由基光化学生成贡献存在明显差异,差异的产生由水体成分对太阳光谱的吸收性质和太阳光谱能量分布共同决定.     

瞬态吸收光谱技术研究水体中亚硝酸-萘体系的微观反应机理

采用 35 5nm紫外光照射HNO2 萘 H2 O体系 .研究表明 ,光照后体系中间产物和最终产物的光反应过程是通过HNO2 激光光解产生OH自由基 ,OH自由基再与萘反应生成　 OH ,反应速率常数为 ( 1 1± 0 1 )× 1 0 1 0 M- 1 ·s- 1 .     

355 nm光照下液相中甲苯与亚硝酸的交叉反应

利用激光闪光光解技术研究了在355 nm激光作用下甲苯与亚硝酸的交叉反应机理,考察了反应瞬态物种的生长和衰减行为,对产物进行了GC-MS分析.结果表明,HNO_2在355 nm的紫外光照下产生的OH自由基和甲苯有两种反应途径,其一是加成反应,甲苯与OH自由基反应生成CH_3C_6H_5-OH加合物,反应速率常数为(4.1±0.4)×10~9L·mol~(-1)·s~(-1),该反应途径在对流层大气中占主导地位;其二是发生在侧链甲基上的提氢反应,反应生成苄基自由基.有氧条件下,CH_3C_6H_5-OH可与O_2反应,氧化为CH_3C_6H_5-OHO_2,反应速率常数为(6.8±0.2)×10~8L·mol~(-1)·s~(-1).     

品红的深度氧化机理研究

选用 2 5 3 7nm的紫外光为激发光源 ,对品红 /过氧化氢体系中的紫外光解离进行了研究 .结果表明 ,该体系中品红的解离近似为表观一级反应 ,解离反应的速率常数为 0 0 386 7s- 1.品红水溶液的脉冲瞬态光谱结果表明 ,品红主要与OH自由基反应而导致脱色 ,其在 5 4 0nm处的脱色与 34 0nm处的瞬态吸收存在很好的相关性 ,品红在5 4 0nm处脱色为一级反应 ,速率常数为 8 1 0× 1 0 5s- 1,34 0nm处新的瞬态物种生成较快而衰减较慢 ,其衰减速率为 5 33× 1 0 3 s- 1.     

稀水溶液中Cr(Ⅵ)光化学还原的研究

研究了稀水溶液中Cr(Ⅵ)的光化学还原过程,考察了·OH自由基俘获剂的种类、结构及溶液pH值对Cr(Ⅵ)还原的影响结果表明稀水溶液中Cr(Ⅵ)的还原过程分化学还原与光化学还原两步进行,前者为直接氧化还原过程,后者则经历自由基反应;·OH自由基俘获剂中羟基的数量和位置对Cr(Ⅵ)的还原均有影响,羟基α位碳上氢原子数量愈多,碳氢键强度愈小,愈有利于Cr(Ⅵ)还原;溶液pH值对Cr(Ⅵ)的还原有重要影响,随着pH值的升高,其还原率和反应速率均下降,当pH≥70时,Cr(Ⅵ)的还原基本停止     

Quantification of singlet oxygen and hydroxyl radicals upon UV irradiation of surface water

We measured the formation rate and the steady-state concentration of hydroxyl radicals and of singlet oxygen upon irradiation of lake water. There is controversy about the importance of singlet oxygen in the environmental photochemistry, but here we show that the steady-state concentration of ¹O₂ under irradiation can be higher by about two orders of magnitude compared to the hydroxyl radical. The higher occurrence of singlet oxygen in surface waters is mainly due to a higher rate of formation, because the transformation rate constants of ¹O₂ (collision with the solvent) and of ^·OH (reaction with dissolved compounds) are comparable.     

The influence of some biological antioxid ants on the light emission from the oxytetracycline oxidation reaction

The effect of the Superoxide radical (O₂ ^–)‐, hydroxyl radical (HO')‐inhibitors, singlet oxygen (¹O₂)‐quenchers and catalase on the light emission during autoxidation reaction of oxytetracycline was measured. The influence of the ¹O₂‐quenchers was investigated quantitatively and the rate constants were established.     

水环境中OH自由基的分子探针法测定

采用水杨酸分析水体中羟基(OH)的分子探针，测定了紫外光照下NO3^-和NO2^-体系中OH的稳态浓度和量子产率，并在此基础上估算了天然水体中OH自由基的生成速率和清除有机污染物的速率。     

Comparison of different probe molecules for the quantification of hydroxyl radicals in aqueous solution

We show that the transformation of benzene into phenol is a more selective probe for the hydroxyl radical than the transformation of nitrobenzene or the generation of 4-hydroxybenzoic acid from benzoic acid. The benzene to phenol system showed adequate performance as a probe upon irradiation of lake water samples and humic acids. We show that the use of nitrobenzene and benzoic acid as hydroxyl probes should be avoided because of poor selectivity. Moreover, all the tested probe molecules underwent important interference by irradiated antraquinone-2-sulphonate, and considerably overestimated the formation of the hydroxyl radicals.     

环境激素烯菌酮引发小鼠前列腺癌细胞的毒性机制

为探讨环境激素烯菌酮引发小鼠前列腺癌(RM-1)细胞毒性机制,设计了3组实验,分别为对照组、烯菌酮染毒组(染毒组)和烯菌酮染毒后添加维生素E组(实验组),各组给药培养48h后,观察细胞形态变化。检测细胞增殖活性、丙二醛(MDA)含量、抑制羟自由基能力、乳酸脱氢酶(LDH)活性、Na+-K+-ATP酶活性和Ca2+-Mg2+-ATP酶活性。结果表明,与对照组相比,染毒组RM-1细胞圆缩脱落明显,贴壁细胞减少;细胞增殖率、抑制羟自由基能力、Na+-K+-ATP酶活性和Ca2+-Mg2+-ATP酶活性明显降低(p<0.05),LDH活性和MDA含量显著升高(p<0.05)。与染毒组相比,染毒后添加维生素E,圆缩脱落细胞减少,而梭形贴壁细胞明显增加;细胞增殖率、抑制羟自由基能力、Na+-K+-ATP酶活性和Ca2+-Mg2+-ATP酶活性显著升高(p<0.05),LDH活性和MDA含量明显下降(p<0.05)。这表明维生素E可能通过其抗氧化性拮抗了烯菌酮引发的氧化应激,缓解了细胞膜的损伤,维持了细胞膜的完整性和膜蛋白的功能,防止了细胞内LDH外逸、Na+-K+-ATP酶和Ca2+-Mg2+-ATP酶活性的下降,从而逆转了烯菌酮引发的细胞死亡和增殖率的下降。     

碳纤维电极上降解有机染料的研究

以碳纤维电极为工作电极,CoSO4为催化剂,利用电生羟基自由基对中性红、罗丹明B、碱性品红等三种有机染料进行降解．研究电解电位、pH值、温度等因素对染料降解脱色的影响．在优化条件下,脱色率大于95％,COD去除率达90％以上．     

HO ‐ initiated oxidation of acridine and aminacrine in aqueous media: Kinetic model

The photodecomposition of diluted aqueous solutions of acridine and aminacrine in the presence of hydrogen peroxide was studied. Irradiation was carried out with a low pressure mercury vapour lamp. The kinetic model describes the photodegradation rate of the organic compound with respect to the technological parameters of the reactor and provides the reaction rate constants of hydroxyl radicals towards these two molecules. This model was extented to high hydrogen peroxide concentrations ([H₂O₂] > 200 μmol/l) by considering the reactivity of hydroxyl radicals towards hydrogen peroxide. This assumption allows us to define an optimal hydrogen peroxide concentration.     

Pyrite-driven reactive oxygen species formation in simulated lung fluid: implications for coal workers’ pneumoconiosis

The origin of coal worker's pneumoconiosis (CWP) has been long debated. A recent epidemiological study shows a correlation between what is essentially the concentration of pyrite within coal and the prevalence of CWP in miners. Hydrogen peroxide and hydroxyl radical, both reactive oxygen species (ROS), form as byproducts of pyrite oxidative dissolution in air-saturated water. Motivated by the possible importance of ROS in the pathogenesis of CWP, we conducted an experimental study to evaluate if ROS form as byproducts in the oxidative dissolution of pyrite in simulated lung fluid (SLF) under biologically applicable conditions and to determine the persistence of pyrite in SLF. While the rate of pyrite oxidative dissolution in SLF is suppressed by 51% when compared to that in air-saturated water, the initial amount of hydrogen peroxide formed as a byproduct in SLF is nearly doubled. Hydroxyl radical is also formed in the experiments with SLF, but at lower concentrations than in the experiments with water. The formation of these ROS indicates that the reaction mechanism for pyrite oxidative dissolution in SLF is no different from that in water. The elevated hydrogen peroxide concentration in SLF suggests that the decomposition, via the Fenton mechanism to hydroxyl radical or with Fe(III) to form water and molecular oxygen, is initially inhibited by the presence of SLF components. On the basis of the oxidative dissolution rate of pyrite measured in this paper, it is calculated that a respirable two micron pyrite particle will take over 3?years to dissolve completely.     

瞬态吸收光谱技术研究4-氯酚水相降解的微观反应

利用瞬态吸收光谱技术进行了不同条件下４－氯酚水溶液的电子脉冲辐解,分别研究了体系中瞬时出现的·ＯＨ,Ｈ和水合电子等活性粒子与溶质的反应．对瞬态吸收光谱中的主要吸收峰做了归属,得到了ＯＨ－ａｄｄｕｃｔ,Ｈ－ａｄｄｕｔ和氯代酚氧基等一系列中间产物,并初步研究了这些瞬态物种的生长、衰减行为和可能的反应机理,得出了一些微观反应的速率常数．     

二甲亚砜作探针试剂研究Fenton反应条件

随着高级氧化技术成为废水处理的研究热点,羟基自由基的产生、测定及测定条件等相关问题的探索,成为发展高级氧化技术的重要条件及其重要组成部分。以分光光度法为主要分析方法,以二甲亚砜作为·OH的探针试剂,对Fenton反应及其反应的最佳条件进行研究。结果表明,在实验条件下,H2O2初始浓度为11.5mmol/L,Fe2+/H2O2的浓度比值在1:23左右,pH范围为3～4时,·OH产率最高。