Photophysical and photochemical properties of the pharmaceutical compound salbutamol in aqueous solutions

Salbutamol is a potent β₂-adrenergic receptor agonist widely used in the treatment of bronchial asthma and chronic obstructive pulmonary disease. An increasing number of studies have detected salbutamol in natural water systems worldwide. Studies have shown that sunlight degrades salbutamol resulting in the formation of products; some showing higher toxicity to bacteria Vibrio fischeri than the parent compound. In this contribution, steady-state absorption and emission techniques, high-performance liquid chromatography, and transient absorption spectroscopy are used to investigate the photochemistry of salbutamol in aqueous buffer solutions at controlled pH values. Ground- and excited-state calculations that include solvent effects are performed to guide the interpretation of the experimental results. Salbutamol is sensitive to UVB light absorption in the pH range from 3 to 12, forming products that absorb light at longer wavelengths than the parent compound. Quantum yields of degradation reveal that the deprotonated species is 10-fold more photo-active than the protonated species. In line with this result, the fluorescence quantum yield of the protonated species is more than an order of magnitude higher than that of the deprotonated species. Transient absorption spectroscopy shows that population of the triplet state occurs with a rate constant of 7.1 × 10⁸ s⁻¹ in the protonated species, while a rate constant of 1.7 × 10¹⁰ s⁻¹ is measured for the deprotonated species. While degradation of the deprotonated species is not affected by the presence of molecular oxygen, a twofold increase in the photodegradation yield of the protonated species in air-saturated conditions is observed.     

Effect of selected organic and inorganic snow and cloud components on the photochemical generation of nitrite by nitrate irradiation

The effect of selected organic and inorganic compounds, present in snow and cloudwater was studied. Photolysis of solutions of nitrate to nitrite was carried out in the laboratory using a UVB light source. The photolysis and other reactions were then modelled. It is shown that formate, formaldehyde, methanesulphonate, and chloride to a lesser extent, can increase the initial formation rate of nitrite. The effect, particularly significant for formate and formaldehyde, is unlikely to be caused by scavenging of hydroxyl radicals. The experimental data obtained in this work suggest that possible causes are the reduction of nitrogen dioxide and nitrate by radical species formed on photooxidation of the organic compounds. Hydroxyl scavenging by organic and inorganic compounds would not affect the initial formation rate of nitrite, but would protect it from oxidation, therefore, increasing the concentration values reached at long irradiation times. The described processes can be relevant to cloudwater and the quasi-liquid layer on the surface of ice and snow, considering that in the polar regions irradiated snow layers are important sources of nitrous acid to the atmosphere. Formate and (at a lesser extent) formaldehyde are the compounds that play the major role in the described processes of nitrite/nitrous acid photoformation by initial rate enhancement and hydroxyl scavenging.     

冰中和水中四环素光降解动力学及其影响因素的比较

冰雪是一类重要且普遍的环境介质,而冰雪环境光化学是一门新兴的学科.在相同光照条件下比较冰中和水中有机污染物的光化学行为,有助于揭示冰雪光化学与水环境光化学之间的异同.本文以四环素（TC）为模型化合物,比较了模拟日光（λ>290 nm）照射下不同水体冰相和水相中TC的光降解动力学,研究了不同相中溶解性物质（腐殖酸（HA）、Cl^-、NO₃^-和Fe（III））对光降解的影响及作用机制,以揭示冰雪环境光化学和水环境光化学的异同.结果表明,冰中和水中TC光解遵循准一级反应动力学,纯水冰中表观光解量子产率为4.76×10^-3,高于纯水中表观光解量子产率（3.85×10^-3）.在不同水体中,冰相TC的光解快慢顺序为海水冰中 > 淡水冰中 > 纯水冰中,而在水相中光解快慢顺序与冰相不同,为淡水中 > 海水中 > 纯水中.通过考察主要溶解性物质对冰/水中TC光降解动力学的影响发现,无论是在冰相还是水相,Cl^-、HA、NO₃^-和Fe（III）均加快了TC的光降解,且促进作用随浓度的升高而增强.但在水相与冰相中每个因素促进的程度却存在差异,相对于水环境,冰中HA、NO₃^-、Fe（III）敏化作用较大,对TC光降解的促进作用较强;而冰中Cl^-对TC光解的促进作用较水相中弱.这些溶解性物质对TC光解的促进作用能够解释海水冰、淡水冰与海水、淡水中TC相对于纯水冰相/水相具有较强的光降解能力.进一步地,将实验数据外推到实际环境,在35°~50°N地区的仲冬季,冰雪表面和水体表层TC光化学降解的半减期分别为15.4~38.9 min和19.0~48.0 min,其不仅依赖于光解发生的纬度与季节,还受到反应基质（冰/水）的影响.以上结果揭示了冰中和水中TC光化学转化行为的异同,这对于准确评价寒冷环境中此类新型污染物的归趋具有重要意义.     

壬基酚对羊角月牙藻的毒性效应研究

为研究壬基酚（NP）对淡水微藻的毒性效应特点,选取模式生物羊角月牙藻（Selenastrum capricornutum）为受试对象,设置5个暴露处理浓度：0.1,0.3,0.6,0.9,1.2mg/L.观察并测定羊角月牙藻的生长情况、叶绿素含量、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）活性和丙二醛（MDA）含量等指标,并通过植物光合效率仪测定叶绿素荧光诱导动力学参数,分析NP对光系统Ⅱ（PSⅡ）的影响.结果表明,NP限制羊角月牙藻生长的96h EC50为0.979mg/L;NP处理浓度为0.3mg/L时,可以对羊角月牙藻生长产生抑制效应,与对照组相比,主要光合色素（叶绿素）含量下降,MDA含量显著增加,过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）活性显著上升,最大光能转化效率（Fv/Fm）显著下降,ABS/RC（单位反应中心吸收光能）显著上升,DI0/RC（单位反应中心耗散能量）、ET0/RC（单位反应中心捕获用于电子传递的能量）、TR0/RC（反应中心用于还原QA的能量）也随之升高;当处理浓度≥0.9mg/L后,CAT和SOD活性、TR0/RC显著下降,DI0/RC显著升高,表明PSⅡ受到损伤.由此可知,NP能够破坏膜系统完整性、诱发抗氧化系统响应并造成PSⅡ损伤,降低光能转化效率,对羊角月牙藻具有毒性效应,对水域生态系统具有潜在风险.     

中国东部地区的O3 污染形成机制及趋势的初步探讨

本文探讨了中国地区在高气溶胶污染下臭氧形成的问题。过去对臭氧污染的讨论主要集中在臭氧前提物（NO_x, CO和VOCs）的讨论。并根据其各自的排放量研究臭氧形成在本地区是由NO_x 还是VOCs控制的。然而,在中国高气溶胶频发的条件下,太阳辐射被强烈压抑,极大减少了臭氧形成的光化学过程。因此本文建议,除去臭氧形成的NO_x及VOCs控制条件,还应有一个太阳光子控制条件。而中国由于高气溶胶污染,目前臭氧的形成应是受太阳光子控制条件的影响。因此压抑了臭氧的形成。然而,随着气溶胶污染的治理和改善,光化学活动的增强,臭氧污染会成为中国将来的严重问题,应加以重视。     

腐殖质的光化学降解及其对环境污染物环境行为的影响

腐殖质是地表环境中最重要的有机组分,也是生态环境中最主要的吸光物质之一,对环境污染物的形态、迁移、毒性和生物可利用性有着重要的影响。文章综述了腐殖质的结构特征和光化学降解反应过程和机理,指出腐殖质的光敏化和光化学降解过程对环境污染物的环境行为和归宿有重要的影响。通常,腐殖质的光敏化作用在低质量浓度下,尤其在一定铁离子的协同作用下可促进有机污染物的降解,但高质量浓度的腐殖质由于其本身的吸光作用以及参与自由基的竞争则抑制有机污染物的降解。腐殖质的光化学降解过程降低了环境体系的pH和腐殖质的分子量、破坏了腐殖质的芳环结构、改变了紫外和可见光区域的吸收等,导致其与重金属离子和有机污染物结合能力的下降,造成水体或颗粒态中游离的污染物质量浓度增加,对生态系统将造成更大的危害。目前对腐殖质和环境污染物本身的光化学降解机理已较为清晰,今后应加强对自然水体或土壤系统中腐殖质光化学降解的影响因素,腐殖质光化学降解过程中结构特性的变化机理,以及腐殖质的结构特性与环境污染物结合性质之间的构效关系等方面的研究。特别是随着平流层臭氧空洞的增加,增强了到达地球表面的紫外线强度,研究紫外线增强对腐殖质和有机污染物的降解以及对生态系统的影响可进一步深刻理解太阳光辐射对污染物环境行为和归宿的影响。     

上海城区二次气溶胶的形成:光化学氧化与液相反应对二次气溶胶形成的影响

二次组分是大气细颗粒物中最重要的组成部分之一.本研究旨在探究上海城区大气气溶胶颗粒物中二次组分的贡献及其形成的主要影响因素.利用高分辨率飞行时间气溶胶质谱仪(HR-TOF-AMS)对上海城区春季及夏季的亚微米颗粒物(PM_1)进行实时的在线表征,发现有机物是PM_1中最主要的组成部分,占比为55%;其次是硫酸盐(24%)与硝酸盐(10%).进一步结合正交矩阵因子解析模型(PMF)对有机组分进行了来源解析.结果表明,一次有机气溶胶(POA)与二次有机气溶胶(SOA)分别占总有机物浓度的34%与66%; POA主要来自机动车源与餐饮源的贡献,且在春季和夏季对有机物的贡献趋于稳定.观测期间共观察到3个二次气溶胶显著生成的过程:其中,春季二次组分的显著增长过程以硫酸盐和老化的有机气溶胶在正午时段上升显著为主要特征,主要受光化学氧化过程的促进;夏季二次组分的显著生成过程主要是液相反应与光化学氧化共同促进的结果,如液相反应过程中,硝酸盐浓度与颗粒相水含量有较好的相关性(R~2=0. 72),而光化学氧化期间SOA浓度与大气氧化性(O_x)有较好的相关性.总体而言,二次组分是上海城市大气气溶胶颗粒物中最重要的组成部分,二次有机与无机组分在PM_1颗粒物中占比分别为35. 5%和43%,光化学氧化与液相反应对二次组分的形成有显著的促进作用.     

北京气象塔夏季大气臭氧观测研究

2000年夏季7～8月,以北京325m气象塔为观测平台,分别在8,120,280m高度上进行了大气污染物臭氧(O₃)及其前体物氮氧化物(NO_x)和气象要素加强期的同步观测.对观测资料的分析表明,边界层内存在明显的臭氧浓度垂直差异;低层臭氧浓度呈明显的日变化,且昼夜振幅较大;对O₃浓度与NO₂/NO的比值作线性拟合分析发现,白天(10:00～16:00)O₃浓度与[NO₂/NO]的比值成线性关系,即达到光化学稳定态,但受气象背景场影响较大.     

几种难降解有机废水的光化学处理研究

采用日光和中压汞灯为光源,分别在充空气、加入Ｈ２Ｏ２或ＴｉＯ２等半导体催化剂条件下,对几种难降解的有机废水进行了光化学处理研究。结果表明：石化和焦化废水中挥发酚,油和ＣＯＤ的去除率分别为８６．３％－１００％,３９．８％－９７．８％,２６．４％－６０％,几种偶氮染料水溶液的脱色率、ＣＯＤ去除率分别为８０．０％－１００％,４８．０％－７５．０％,还测定了苯酚的降解产物,讨论了影响光解的要素和苯酚的降解