环境化学_化学污染物的转化行为

HO
O
4-[(6-hydroxy-2-benzoxazolyl)oxy] phenol
HO
N O
O
CH3 OCH COOC2H5
6-羟基噁唑酚
6-hydroxy-fenoxaprop-p-ethyl MB3
6-羟基精噁唑禾草灵
羟基化
N O
OH
醚键断裂
羟基化
N
CH3
Cl
O
4-[(6-chloro-2-benzoxazolyl)oxy] phenol
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精噁唑禾草灵的光解产物及历程(光源为汞灯，λ > 290 nm)
ln(C/C0)
一、基本概念
0
-1
-2
Pure water
-3 River water
Sea water Dark control
-4 0 10 20 30 40 50 Time (min)
不同水介质中精噁唑禾草灵(FE)的光解动力学
一、基本概念
N
O
Cl
O
精噁唑禾草灵(FE)
CH3 O CH COOC2H5
N
O
OH
Cl
O
噁唑酚
噁唑酚为精噁唑禾草灵(FE) 主要光解产物
在 λ > 290 nm光照条件下， 噁唑酚不光解，积累
噁唑酚的光解动力学
一、基本概念
0
-1
ln (C/C0)
光解 速率
-2
FE in pyrex
CBOP in pyrex
内容
第一节 光化学转化 第二节 典型无机污染物的转化 第三节 有机污染物的化学转化 第四节 有机污染物的生物降解
内容
第一节 光化学转化
一、基本概念 二、光吸收与光物理过程 三、光化学过程 四、光化学反应动力学 五、光催化降解 六、大气中的重要光化学过程 七、天然水中污染物的光化学降解 八、环境介质表面的光化学降解
O
OCH COOC2H5
Cl
O
feno xaprop-p- ethyl
Cl
噁唑酚 MB2
N O
O
CH3 OCH COOH
脱烷基
Cl
H N
CO O
精噁唑禾草灵
HO
CH3 OCH COOC2H5
MB1
feno xaprop-p
6-chloro-2,3-dihydro-benzoxazol-2-one 2-(4-hydroxyphenoxy) propanoate
一、基本概念
例2： 一些污染物可以通过光化学转化生成更持久性的物质，毒 性增大
N
CH3
防除禾本科杂草的高效
O
OCH COOC2H5
茎叶选择性除草剂
Cl
O
精噁唑禾草灵(FE)
中国用量：>100 t/y
大气挥发
动物摄入
土壤吸附
土壤吸附
地表径流
作物吸收
生物降解 向下淋溶
地下水
一、基本概念
N
O
OH 醚键断裂
毒害污染物的光 化学转化，可能 生成更稳定、毒 性更大的持久性
有毒物质！
一、基本概念
Wavelength (nm) Major range Wavelength (nm) Subrange
<50
X-rays
50 400
200
电磁波
280
Ultraviolet 波粒二象性 320
400
UV-C UV-B UV-A
Volatilization Deposition
KOA, PL
Partition
KOA, PL
Hydrolysis KOW
Sedimentation
Biodegradation
Resuspension
Bioconcentration
Sediments
Sorption Desorption
KOC
Soil
4. 6-氯苯并噁唑酮
5. 精噁唑禾草灵酸
6. 2-(4-羟基苯氧基)丙酸 乙酯
7. 2-(4-羟基苯氧基)丙酸
一、基本概念
污染物 水环境过程
耦合
污染物
水生态效应
Photolysis Photodegradation
Oxidation, Reduction
Sorption Desorption
Photolysis Photodegradation
精噁唑禾草灵酸
6-氯苯并噁唑酮 MB1
2-(4-羟基苯氧基)丙酸乙酯
醚键断裂 脱氯
H
羟基化
N
H N
CO
O
HO
O
O
6-hydroxy-2,3-
benzo xazoline -2-one
dihydrobenzoxazol-2-one
苯并噁唑酮
6-羟基苯并噁唑酮
醚键断裂
HO
OH
hydroquinone 对苯二酚
一、基本概念
例1： 一些PAHs可以通过光化学转化生成其他物质，毒性有所
变化。
O
对浮萍毒性分别
O O
增加1.6和15倍![1]
OH O
O O
对发光菌和浮萍的 毒性增加5倍左右![2]
O
O O
OH
OH O
对PLHC-1的细胞 毒性明显降低![3]
[1] Mallakin et al. Ecotox. Environ. Safe. 1999, 43, (2), 204-212. [2] McConkey et al. Environ. Toxicol. Chem. 1997, 16, (5), 892-899. [3] Choi et al. Aquatic Toxicology 2003, 65, (3), 243-251.
1
10 100
Concentration (mg/L)
精噁唑禾草灵及其降解产物对大型 溞急性毒性剂量效应曲线
1. 对苯二酚 EC50 (48 h) = 2.4 μ mol/L
2. 噁唑酚 EC50 (48 h) = 6.0 μmol/L
3. 精噁唑禾草灵 EC50 (48 h) = 14.3μmol/L
Visible
能量
Vi...olet
750
光强
750
Red
4,000 (4µm )
Infrared
Thermal IR
100,000 (100 µm )
The electromagnetic spectrum. The environmentally interesting ranges are shown.
-3
FE in quartz
CBOP in quartz
0 2 4 6 8 10 12 14 Time (h)
λ > 200 nm：噁唑酚 < 精噁唑禾草灵
λ > 290 nm：噁唑酚(不光解) < 精噁唑禾草灵
一、基本概念
100
%Inhibition
80
60 1
40
20
2 45 6 7 3
0
0.1
一、基本概念
光谱
4
3
2
紫外-可见光谱(UV-Vis) 1
红外光谱(IR)
lgε
0
原子吸收光谱(AAS)
-1
原子发射光谱(AES)
电子光谱 振转光谱 原子光谱
发射光谱 吸收光谱
-2 -3 -4
120 160 200 240