水溶液中嗪草酮的光化学行为研究

以氙灯为光源模拟太阳光,研究了农药嗪草酮(MT)在水溶液中的光降解;探讨了pH值以及天然水体中广泛存在的光敏荆腐殖酸、硝酸根和Fe3+等对嗪草酮间接光解的影响;测量了嗪草酮量子产率及其与活性氧类物种(ROS)·OH和1O2的反应速率常数.结果表明,在pH值3.5-9.5范围内,嗪草酮直接光降解速率随pH值升高而降低.pH=7时,腐殖酸具有光屏蔽作用而抑制嗪草酮光降解,硝酸根和Fe3+对嗪草酮间接光降解基本没有作用.嗪草酮与1O2反应速率常数为0 mol-1·L·s-1,与·OH反应速率常数为5.7×109mol-1Ls-1.在天然水体中嗪草酮与·OH反应最小半衰期为68 h,远远大于北纬40.(40°N)下直接光解半衰期.以上研究结果表明,嗪草酮直接光解占主导作用,其量子产率为0.01.预测在40°N春、夏、秋、冬时嗪草酮直接光解半衰期分别为1.44、1.08、2.58和5.10h,室外太阳光照实验结果显示,在40°N秋季嗪草酮的半衰期为2.98 h,与理论预测值接近.     

光诱导腐殖酸产生单线态氧的影响因素研究

研究了腐殖酸浓度、pH、温度和光照强度对光诱导腐殖酸产生单线态氧潜力的影响,并对腐殖酸紫外-可见光谱特征E2:E3与单线态氧量子产率的关系进行了分析.结果表明:腐殖酸浓度增加会促进单线态氧的产生,pH是腐殖酸产生单线态氧的重要影响因素,单线态氧平衡浓度([1O2]ss)在pH=7时最高,随酸(或碱)性增强而减小;在模拟的实际环境温度(1.5、5、10、15和25℃)中,[1O2]ss随绝对温度值(K)升高呈增长趋势,但在283 K(10℃)后趋于平衡;光照强度增大对[1O2]ss具有促进作用;在氙灯模拟日光照射实验中,最小(0.8×104lux)和最大(15.5×104lux)光强下[1O2]ss值相差一个数量级.单线态氧量子产率与腐殖酸的E2:E3值呈显著正相关,这可能与腐殖酸中小分子芳香族在光敏化过程中能量转移效率更高有关.综上可推测夏季(温度高和光照强度大)更有利于水环境中腐殖酸类溶解性有机质产生活性氧物质,促进对有机污染物的光降解.     

羰基硫(COS)紫外光解动力学的研究

在185nm紫外光照射下，研究了COS体系、COS-O2体系以及COS-空气体系中COS的转化反应，并考察了光照时间、O2分压和水气对COS光解的影响．推导了COS光解速率方程，并计算了其表观量子产率，据此提出了185nm紫外光作用下COS在不同体系中的反应机理．实验表明，平流层紫外光解是COS的重要汇，也是平流层含硫气溶胶的主要来源之一．     

基于柱状发光体悬浆式光催化反应器绝对量子产率的计算方法

与均相体系不同 ,多相光催化体系不能忽略催化剂颗粒对光子的散射 ,但严格求解光辐射传递方程在数学上是很困难的 .通常采用的输入光强计算表观量子产率的方法往往低估了真实的光量子产率 .本文针对带有柱状发光体圆筒形悬浆体系反应器 ,在做出一些合理的简化后 ,提出了一种以二氧化钛为催化剂在近紫外光辐照下多相光催化绝对量子产率的计算方法 .以苯酚为模型化合物 ,应用在典型反应器中光催化降解的实验结果 ,求得局域体积光子吸收速率 (LVRPA)在反应器内的分布 ,计算了绝对光量子产率 .表观量子产率与绝对量子产率相差7.08% ,约有1.1%输入光辐射从反应器筒壁上被淬灭 .本方法可用来评价不同催化剂或同一催化剂不同模型化合物的光催化效率 ,也为光催化反应器的设计提供了依据 .     

基于叶绿素荧光成像技术的藻毒性检测法的建立及在环境监测中的应用

应用新型大面积调制叶绿素荧光成像系统(Maxi-Imaging-PAM),以蛋白核小球藻作为指示生物,以典型的光合作用抑制剂敌草隆和莠灭净为测试物质,建立了微孔板式藻毒性检测方法,确定了实验参数对结果的影响,并将该方法应用于检测石油废水的藻毒性.结果表明,最适实验条件为:藻细胞的暴露浓度在3.45×10~6～5.28×10~6 cell·mL~(-1)范围内,暴露时间为2 h时,毒性检测最灵敏,获得的敌草隆和莠灭净的半最大效应浓度(EC_(50))分别为(4.33±0.38)μg·L~(-1)和(3.87±0.27)μg·L~(-1).将该方法成功应用于某石油废水的藻毒性检测,确定其EC_(50)值为1.03%±0.07%(稀释百分数),相当于414.96μg·L~(-1)的敌草隆的毒性.本研究建立的微孔板式藻毒性检测方法具有灵敏度高、所需样品量少、可大批量测试等优点,对毒理学发展具有重要意义.     

基于细管流紫外反应系统探讨紫外和真空紫外/紫外辐照下水中微量磺胺甲噻二唑的光降解效果

水环境中存在的微量有机污染物可在较低浓度下对人类造成较大的危害.基于细管流紫外反应系统(MFPS)研究了典型微量有机污染物磺胺甲噻二唑(SML)在紫外(UV)和真空紫外/紫外(VUV/UV)辐照下的光降解过程,发现SML在VUV/UV辐照下的降解速率明显快于UV辐照.采用MFPS测定了各光化学动力学参数:UV和VUV/UV辐照下光子剂量基反应速率常数分别为0.88×10~3和4.64×10~3m~2·einstein-1;量子产率分别为0.227和0.379;羟基自由基(HO·)和SML的二级反应速率常数测定为6.59×10~9L·mol~(-1)·s~(-1).探讨了pH值和初始SML浓度对降解效果的影响,结果表明,VUV/UV辐照下pH 7.0时的SML降解速率达到最大,而UV辐照下SML的降解速率随pH增加而逐渐增大;初始SML浓度的增大会降低UV和VUV/UV辐照下的降解速率.此外,本研究表明MFPS作为实验室光反应系统可快速、准确地测量各光反应动力学参数,VUV/UV在去除水中微量有机污染物方面的效果优于UV,可较好的处理水中微量有机污染物.     

二氧化钛悬浆体系中过硫酸盐对苯酚光催化降解的影响

研究了二氧化钛悬浮溶液中过硫酸盐对苯酚的吸附和光催化降解动力学的影响.在过硫酸盐浓度较低的条件下,S2 O2 - 8的加入能有效提高苯酚的光催化降解速率和表观量子产率,UV TiO2 K2 S2 O8体系下的表观量子产率大于UV TiO2 与UV K2 S2 O8两体系下表观量子产率之和;但是,当过硫酸盐浓度较高时,随着S2 O2 - 8浓度的增加,竞争性吸附加剧,二氧化钛表面的苯酚吸附量急剧减少,导致苯酚的降解速率和表观量子产率不升反降,苯酚平衡吸附量与光催化降解速率呈高度一致性.在本实验条件下,当K2 S2 O8浓度为5 0 0mg·L- 1 时表观量子产率达到最大,协同因子达0 3 9.在不同强度的入射光条件下,也能得到相似的结果.此外,讨论了pH值对不同体系TOC去除率的影响,并对在K2 S2 O8存在时TiO2 的光催化机理进行了探讨     

青岛近岸、东海海水CDOM特性及一氧化碳光产生研究

研究了青岛近岸和东海海水中CO的光化学产生,比较了两个不同水域海水中有色溶解有机物(CDOM)的光学特征和CO的表观量子产率.结果表明:青岛近岸海水和东海海水α(355)范围分别为0.381~0.868m-1和0.083~0.427m-1,平均值分别为0.622m-1和0.196m-1,青岛近岸海水α(355)大于东海.其中近岸海水α(355)和Sg表现出良好的相关性,而东海海水这两个参数之间无明显相关性,表现出α(355)和Sg关系的不确定性.α(355)与CO的光致产生速率呈现正相关(R2=0.8188),说明了CDOM光化学降解是CO产生的重要途径.青岛近岸海水CO的表观量子产率高于东海海水,与α(355)具有相同变化规律,说明含有高光学活性物质的CDOM发生光降解反应能更加有效地产生CO.     

苯酚类化合物光解量子产率与结构性质的定量关系

采用量子化学PM3算法计算得到的苯酚类化合物的量子化学参数,应用偏最小二乘(PLS)算法,建立了能预测苯酚类化合物光解量子产率(Y)的定量结构-性质关系(QSPR)模型.影响苯酚类化合物光解量子产率的主要因素是分子最高占据轨道能(Ehomo)和分子生成热(HOF),logY值随着Ehomo的增大而增大,随着HOF的增大而减小.分子的电负性和(Ehomo-Ehomo)2对logY值也有一定的影响,电负性和(Ehomo-Ehomo)²较小的分子,其logY值也较大.     

水中不同热解温度溶解性黑碳的光化学活性

为研究不同热解温度下溶解性黑碳（DBC）光化学活性与其产生活性氧物种的能力,通过自然光照研究了不同热解温度下小麦秸秆DBC光致产生其激发三重态（³DBC^*）、1O₂、·OH和O₂·^-的能力,以及DBC光谱参数(SUVA₂₅₄,254 nm处的紫外吸光系数;E₂/E₃,254 nm和365 nm处吸光度的比值;S_R,S_275-295和S_350-400的斜率比值)和³DBC^*量子屈服系数(f_TMP)、单线态氧量子产率(Φ₍1_o2))之间的关系.结果表明,³DBC^*的探针2,4,6-三甲基苯酚（TMP）的光解速率随热解温度的升高先增大后减少,在300℃达到最大值;¹