PAHs的光解(中文翻译)
色谱峰异常解决方案:紫外荧光梯度法检测多环芳烃(PAHs)
多环芳烃〔PAHs〕是指含两个或两个以上苯环的芳烃。
PAHs由于具有毒性、遗传毒性、突变性和致癌性,对人体可造成多种危害,被认定为影响人类安康的主要有机污染物。
HJ478、HJ 647、HJ 784 规定了 PAHs 的液相紫外和液相荧光分析方法,由于同时分析 16 种或 15 种PAHs,在检测器方法设置上规定了可以使用多波长检测,此文中我们将其称之为紫外梯度检测或荧光梯度检测,对检测器进展梯度设置的目的是,在各个 PAHs 最正确紫外吸取波长或最正确激发波长和放射波长下检测对应的目标化合物,使其响应强度最高,降低方法的检出限,因而梯度检测比单波长检测具有更高的优势。
在梯度检测中,对液相色谱不是很生疏的小伙伴们往往会受到色谱峰特别的困扰,接下来我们以荧光梯度法检测 15 种 PAHs 为例帮大家分析色谱峰特别的缘由及其解决方案。
比方以下4张色谱图,可以看到有些色谱峰只出了一局部,就被打断,同时基线发生变化,有时抬高,有时降低,已经影响到定性和定量分析。
而正常的色谱图应当是这样的:基线平稳,色谱峰对称性好,各峰可以到达基线分别。
出峰挨次依次为:萘、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、屈、苯并(b)荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并(a)芘、二苯并(a,h)蒽、苯并(g,h,i)、茚并(1,2,3-cd) 芘。
此图对应的色谱条件为:色谱柱:CNW Athena PAHs〔4.6mm×250mm, 5um〕流淌相:流速:2.0mL/min柱温:30℃进样量:10μL检测器:FLD色谱峰特别的缘由:由于每次分析的时候,分析条件,比如仪器状态、流动相组成、环境温度等都会有细微的变化,各个P A H s 的保留时间并不是一成不变的,会有微小的波动,且同时分析 1 5 种P A H s ,即使各个 P A H s 能达到基线分离,但保留时间差异不是特别大,而荧光梯度波长转换时间如果还完全采用上次分析条件或完全按照参考资料的分析条件进行,可能在色谱峰尚未完全出峰完毕的时候波长就发生转换,影响到该色谱峰的记录,从而出现不完整、不对称的峰形。
大气和水环境中多环芳烃的迁移转化特性
大气和水环境中多环芳烃的迁移转化特性多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,简称PAHs)是一类具有多个苯环结构的有机化合物,广泛存在于大气和水环境中。
由于其高度稳定的化学性质,PAHs在环境中具有较长的生物半衰期和潜在的毒性,对人体健康和生态系统造成潜在风险。
因此,研究PAHs在大气和水环境中的迁移转化特性对于环境保护和人类健康具有重要意义。
一、大气中PAHs的迁移转化特性大气中的PAHs主要来自于燃烧过程和汽车尾气等源头。
这些PAHs在大气中会经过各种物理、化学和生物过程的作用而发生迁移和转化。
其中,重要的过程包括气相中的扩散、吸附、光解、湿沉降等。
1.气相扩散PAHs在大气中主要以气态存在,其浓度受到气象条件、局地排放源和周围环境的影响。
气相扩散是PAHs在大气中主要的传输途径。
PAHs的迁移速度与气体的光化学反应速率、大气稀释程度等因素有关。
2.吸附作用在大气颗粒物和表面上的PAHs会发生吸附作用。
吸附过程受到各种因素(如温度、湿度和表面性质)的影响。
吸附使得PAHs可以集聚在大气颗粒物中,增加其沉降速率,对大气污染的来源和转移产生重要影响。
3.光解和化学反应大气中的光解和化学反应是影响PAHs浓度的关键因素之一。
太阳辐射、湿度和其他大气污染物的存在都会促使PAHs在大气中发生光解和化学反应。
这些过程会降低PAHs的浓度,减轻其对环境和健康的潜在影响。
二、水环境中PAHs的迁移转化特性水环境中的PAHs主要来自于污水排放、工业废水和城市径流等源头。
这些PAHs在水环境中也会经历一系列的物理、化学和生物过程的影响。
1.溶解和吸附水中的PAHs主要以溶解态存在,其溶解度受到溶解介质、温度、pH值等因素的影响。
PAHs也会在水环境中与溶解有机物、颗粒物等发生吸附作用,降低其活性和迁移能力。
2.生物降解和生物富集PAHs在水环境中也会遭受微生物和其他生物的降解作用。
2005-69-EC多环芳香烃(PAHS)指令中文版
2005/69/EC多环芳香烃(PAHS)指令中文版090624(上)2009-12-01 09:51欧洲议会和欧盟理事会第 2005/69/EC 号指令 2005 年 11 月 16 日欧盟理事会第76/769/EEC 号指令《关于统一各成员国有关限制销售和使用某些危害物质及制品的法律法规和管理条例》的第 27 次修订 ( 填充油和轮胎中的多环芳香烃 ) ( 技术翻译:刘金云校对:王小平 ) 欧洲议注意到建立欧洲共同体的条约,特别是其中第95条,注意到欧盟委员会的提案,注意到欧洲经济与社会委员会的意见,按照欧洲共同体条约第251条所制订的程序行事,鉴于:1) 制作轮胎时使用了填充油,其中可能含有各种浓度的多环芳香烃(PAHs),这些PAHs并非故意添加的。
在制作过程中,PAHs会同橡胶基质混合在一起。
因此,在成品中,会含有各种浓度的PAHs2) 苯并(a)芘(BaP)可以作为存在PAHs的定性的和定量的标记。
BaP和其它的PAHs被归为“致癌的、诱导有机体突变和生殖毒性”的物质。
由于这些PAHs 的存在,多种填充油也被归到致癌的、诱导有机体突变和生殖毒性的物质。
3) PAHs 对健康造成的负面影响,毒性、生态毒性和环境科学委员会( CSTEE )已经证实了这一科学发现。
4) 应当尽量减少 BaP 和其它的的PAHs被释放到环境中。
为了对人类健康和环境提供高质量的保护,为了对PAHs的年度总释放量作出努力,因此,在生产轮胎时,有必要禁止使用含高浓度PAHs的填充油和其混合物作为填充油,并禁止这些产品投放市场。
减少PAHs的释放量在1979年发布的《长期的、跨国界的持久有机污染物质对空气污染的公约》的《1998议定书》中所要求的。
5) 欧盟理事会于1976年7月27日发布的第76/769/EEC号指令《关于统一各成员国有关限制销售和使用某些危害物质及制品的法律法规和管理条例》也需作相应修订。
6) 本指涵盖了客车轮胎、轻卡车和重卡车轮胎,农用轮胎和摩托车轮胎,与其它的欧盟条款的要求并不相违背。
多环芳烃类污染物的来源、污染水平和分布归趋行为及其不同水平的生物效应
多环芳烃类污染物的来源、污染水平和分布归趋行为及其不同水平的生物效应发布时间:2023-01-16T09:22:25.771Z 来源:《科学与技术》2022年第16期8月作者:蔡红波[导读] 珠江三角洲地区水网密布,水量丰沛,是我国经济最发达地区之一。
然而近年来,随着经济的迅速发展,也带来了严重的环境污染问题。
蔡红波(佛山市玉凰生态环境科技有限公司广东佛山 528000)摘要:珠江三角洲地区水网密布,水量丰沛,是我国经济最发达地区之一。
然而近年来,随着经济的迅速发展,也带来了严重的环境污染问题。
工业废水和生活污水的大量排放,使珠江三角洲水质因有机物污染而日益恶化,多环芳烃是珠江三角洲水体中最普遍存在的微量有机物污染物。
通过对多环芳烃的来源、污染水平、分布归趋行为及其不同生物水平的生物效应的总结分析,以期对珠江三角洲地区多环芳烃的污染控制以及科学探究提供依据。
关键词:多环芳烃;污染水平;来源与分布归趋;生物效应;珠江三角洲1.引言多环芳烃(PAHs)是一类有毒、有害、难降解的有机污染物质。
PAHs主要经过工业废水、生活污水、大气沉降的输入进入水体环境。
由于其疏水亲脂的特性,PAHs倾向于吸附在溶解相的有机质中,最终沉降到水底沉积物中,并有可能通过食物链传递最终危害人体健康【1】。
大量的有毒有害物质通过工农业生产等途径排放进入环境,给环境健康和生态安全带来极大威胁【2】。
最近的研究已表明,PAHs 在珠江三角洲地区的大气、水体和沉积物中的浓度达到了较高的水平【3】。
2.珠江口PAHs的来源及污染水平多环芳烃类(PAHs)是三角洲河网支流中检测出的含量较低、毒害性大的化合物。
PAHs来源诊断指标表明,检测物中多环芳烃主要为二环、三环芳烃,表明河水中的多环芳烃主要受石化燃料燃烧的影响【5】。
罗孝俊等研究了珠江及南海北部海域表层沉积物中多环芳烃,发现多环芳烃的浓度范围在255.9~16670.3ng/g之间,整体污染水平处于中偏低下水平。
PFOS指令
PFOS指令指令规定,欧盟市场上销售以PFOS为构成物质或要素的,若浓度或质量等于或超过0.005%的将不得销售;而在成品和半成品中使用PFOS浓度或质量等于或超过0.1%,则成品、半成品及零件也将被列入禁售范围。
这标志着欧盟正式全面禁止PFOS在商品中的使用。
据介绍,PFOS是目前最难降解的有机污染物之一,它具有疏水疏油的特性,用途广泛。
PFOS可以通过呼吸和食用被生物体摄取,其大部分与血浆蛋白结合存在于血液中,其余则蓄积在动物的肝脏组织和肌肉组织中。
动物实验表明,每公斤动物体重有2毫克的PFOS含量就可导致死亡。
据德国媒体报道,10月24日,欧盟议会正式通过决议,规定欧盟市场上制成品中全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)的含量不能超过质量的0.005%,这标志着欧盟正式全面禁止PFOS在商品中的使用,该禁令的过渡期为18个月。
作为20世纪最重要的化工产品之一,氟化有机物在工业生产和生活消费领域有着广泛的应用。
全氟辛烷磺酸盐(PFOS)同时具备疏油、疏水等特性,被广泛用于生产纺织品、皮革制品、家具和地毯等表面防污处理剂;由于其化学性质非常稳定,被作为中间体用于生产涂料、泡沫灭火剂、地板上光剂、农药和灭白蚁药剂等。
此外,还被使用于油漆添加剂、粘合剂、医药产品、阻燃剂、石油及矿业产品、杀虫剂等,包括与人们生活接触密切的纸制食品包装材料和不粘锅等近千种产品。
一、 PFOS介绍PFOS代表全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctane sulphonate)的英文缩写,它由全氟化酸性硫酸基酸中完全氟化的阴离子组成。
术语Perfluorinated 常常用于描述物质中碳原子里所有氢离子都被转变成氟。
目前,PFOS已成为全氟化酸性硫酸基酸(perfluorooctane sulphonic acid)各种类型派生物及含有这些派生物的聚合体的代名词。
当PFOS被外界所发现时,是以经过降解的PFOS形态存在的。
那些可分解成PFOS的物质则被称作PFOS有关物质。
多环芳烃(PAHs)在淡水水体中的迁移转化规律
多环芳烃(PAHs)在淡水水体中的迁移转化规律1 概述多环芳烃( Polycyclic Aromatic Hydrocarbons ,简称PAHs)是指两个或两个以上苯环连在一起的一类化合物,具有高脂溶性和相对低的水溶性,具有“致癌、致畸和致基因突变”(目前已发现的致癌性多环芳烃及其衍生物超过400 种)作用的持久性有机污染物( Persistent Organic Pollutant s ,POPs) 。
这一类物质由于高毒性、低流动性和难降解性使其在环境保护领域备受关注。
美国EPA优先控制名单中确定了16种PAHs作为优先控制污染物,我国也将7 种多环芳烃列入“中国环境优先控制污染物”黑名单。
PAHs由于化石燃料燃烧、机动车、垃圾焚烧、精炼油、焦炭和沥青生产以及铝的生产等人类活动而广泛分布于环境中。
多环芳烃在环境中大多数是以吸附态和乳化态形式存在,一旦进入环境,便受到各种自然界固有过程的影响,发生变迁。
通过复杂的物理迁移、化学及生物转化反应,在大气、水体、土壤、生物体等系统中不断变化,改变分布状况。
处在不同状态、不同系统中的多环芳烃则表现出不同的变化行为。
多环芳烃进入大气后,可通过化学反应、降尘、降雨、降雪等过程进入土壤及水体中。
人们可以通过呼吸、饮食等多种途径摄入,对人类健康产生极大危害,因此研究多环芳烃在环境中的行为具有十分重要的意义。
多环芳烃在环境中,特别是水环境中的迁移转化和归宿也得到广泛关注。
本文着重探讨河流、湖泊等淡水水体中多环芳烃的迁移转化研究成果,并指出存在问题和今后努力的方向。
2 PAHs在淡水水体中的迁移转化规律2.1 PAHs 在大气-水体间迁移转化PAHs 在大气-水体间迁移转化方式有:气态湿沉降、携带PAHs 的颗粒物湿沉降与干沉降、水-气界面PAHs 交换。
李军等利用双膜理论计算多环芳烃在麓湖水面上的交换通量,除萘、苊、二氢苊的通量方向是从湖水到大气外,其它多环芳烃都是从大气进入水体。
AfPS GS 2014_01 PAK:2014中文翻译
•Benzo[k]fluoranthene
Benzo[a]pyrene-d12orperylene-d12ortriphenylbenzene
•Benzo[j]fluoranthene
Benzo[a]pyrene-d12orperylene-d12ortriphenylbenzene
•Benzo[a]pyrene
•Dibenzo[a,h]anthracene Benzo[a]pyrene-d12orperylene-d12ortriphenylbenzene
•Benzo[g,h,i]perylene
Benzo[a]pyrene-d12orperylene-d12ortriphenylbenzene
外标校准:对每种 PAH,参照前面所提到的内标法,采用至少三点的校准曲线,建议工作溶液范围
•Benzo[a]anthracene
•Benzo[b]fluoranthene
•Benzo[k]fluoranthene
•Benzo[j]fluoranthene
•Benzo[a]pyrene
•Benzo[e]pyrene
•Indeno[1,2,3-cd]pyrene
•Dibenzo[a,h]anthracene
3.1.2 柱层析净化步骤 某些聚合物(如塑料或橡胶制品)的材料,可能发生重新聚合的问题,这时需要使用硅胶柱进行纯 化步骤。 带止流阀净化柱(大小约 220mm x15mm),底部填有玻璃棉及 4g硅胶和 1cm 厚的无水硫酸钠。 硅胶用前需加入 10%的水使其失去活性(将硅胶放在烧瓶中,加适量水,然后在室温和大气压下旋 蒸 1h,此硅胶可以在室温下储存于密封玻璃瓶中)。 再向净化柱中加 10ml石油醚,即可完成。 将甲苯提取液在旋转蒸发仪中蒸发至 1ml左右,并通过上述净化柱。用 20ml淋洗液冲洗旋蒸瓶, 冲洗液也转移到净化柱中。用 50ml石油醚洗脱,收集的石油醚洗脱液中加入 1ml甲苯,并用氮吹 浓缩至 1ml。最后用甲苯稀释定容到一定体积,用 GC/MS进行分析。
光解英文动词
光解英文动词
光解(Photolysis)是一个化学过程,其中光被用来分解分子。
这个过程涉及到吸收光的能量,导致化学键的断裂。
在光解过程中,分子吸收特定波长的光,然后被激发到一个更高的能级。
当分子回到基态时,它会释放能量,这可以表现为释放一个或多个碎片或生成自由基等。
请注意,“光解”是动词“photolyze”的过去分词形式。
动词“photolyze”的意思是“通过光的作用分解”。
以下是一个使用“photolyze”的例句:
The UV light photolyzed the water molecules, generating hydrogen and oxygen.
这个例句说明紫外线光通过光解水分子生成氢和氧。
有机氯农药
第二节 产品、用途和特征(PCBs 、OCs)
1948年发明了七氯(Heptachlor),艾氏剂(Aldrh),狄氏剂 (Dieldrin)和毒杀芬(Toxaphene)。毒杀芬是由萜烯氯代衍生而成的, 是170种以上成分组成的混合物。
异狄氏剂(Endrin)和硫丹(Endosulfan)是1950年开始生产和使 用的。
PCBs的生物转化随着可被微生物羟基化使用的C-H键数目的 增加而增高。氯代过程的增加降低了C-H键的数目,因此生物降解 受到限制。
PCBs也是非常难于被氧化和酸碱水解的。在环境中氧化作用 和水解作用对PCBs转化作用的影响均很小。
在环境中的迁移(PCBs 、OCs)
有机氯农药对生物降解过程也具有抗性。 艾氏剂的生物转化产物是狄氏剂,产物难于进一步被生物降解。 DDT在自然环境中可通过生物过程转化为DDD和DDE,两种 产物更难于进一步被生物降解。DDT的微生物分解主要是在厌氧条 件下通过脱氯作用形成DDD的过程中而发生的。 在自然界中,其它有机氯农药如氯丹、硫丹、七氯和毒杀芬等 的生物降解速率都很低。 高丙体六六六是为数很少的降解速率较大的有机氯农药之一。
用途、来源、性质(PAHs)
用途、来源、性质(PAHs)
在环境中的迁移(PAHs)
多环芳香烃(PAHs)是地表水中滞留性污染物。 多环芳香烃(PAHs)最终的迁移可能是吸附到沉积物之中,进 行缓慢的生物降解,挥发过程和水解过程不是重要的迁移过程。
多环芳香烃(PAHs) 能在水生生物的脂肪层富集。随化合物溶 解度降低,多环芳香烃(BCFs)值增加。
甲氧滴滴涕(Methoxychlor)也是在1969年才被广泛地使用。
产品、用途和特征(PCBs 、OCs)
燃煤烟气中多环芳烃(PAHs)光化学降解的研究
f .colfCe i l ni en d hray l hn n ito cnl y S o o hmc gn rga a c, r a stefT ho g , 1 h aE e i n P m l u It e o u
低分子量pahs
低分子量pahs低分子量PAHs是指分子量较小的多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons),它们由两个或多个苯环通过共享一个或多个边缘结合而成。
由于其分子量较小,低分子量PAHs具有较高的挥发性和生物可利用性,因此在环境中广泛存在,且对生态系统和人类健康产生潜在影响。
低分子量PAHs主要来源于燃烧过程。
当有机物质燃烧时,产生的烟尘和废气中会含有大量的PAHs。
例如,汽车尾气、工业排放和焚烧废弃物等都是重要的低分子量PAHs释放源。
此外,煤炭和石油等化石燃料中也含有一定量的低分子量PAHs,当这些燃料被燃烧时,会释放出大量的PAHs进入大气中。
低分子量PAHs在环境中的迁移和转化具有一定的特点。
由于其较高的挥发性,低分子量PAHs易于从源头释放至大气中,然后随着风向扩散到更远的地区。
此外,低分子量PAHs还可以通过降水沉降或吸附在颗粒物表面沉积到土壤或水体中。
在环境中,低分子量PAHs还可能发生生物降解和光解等转化过程,这些转化过程会改变其毒性和生物可利用性。
低分子量PAHs对生态系统和人类健康具有一定的风险。
首先,低分子量PAHs具有一定的毒性,可以对水生生物、陆地生物和人类健康产生不良影响。
例如,低分子量PAHs可以累积在水生生物体内,对其生长发育和繁殖能力产生负面影响。
同时,低分子量PAHs还可能通过食物链传递进入人类体内,对人体的神经系统、内分泌系统和免疫系统等产生潜在影响。
低分子量PAHs还可能对环境产生长期的污染效应。
由于其较高的挥发性和生物降解性,低分子量PAHs可以通过空气、水体和土壤等途径迁移和传播,从而导致远离源头的地区也受到污染。
此外,低分子量PAHs还可能在土壤和水体中积累,对土壤质量和水体生态系统产生潜在威胁。
为了减少低分子量PAHs的排放和污染,应采取一系列的控制措施。
首先,应加强工业和交通排放的监管,减少低分子量PAHs的释放量。
其次,应加强废弃物处理和焚烧过程的管理,避免低分子量PAHs的进一步释放。
高分子量多环芳烃降解菌群驯化过程中的演变及降解特性
中国科学院研究生院硕士学位论文高分子量多环芳烃降解菌群驯化过程中的演变及降解特性姓名:***申请学位级别:硕士专业:微生物学指导教师:***2012-05摘要摘要将焦化厂污染土壤样品,在以芘、荧葸作为底物的矿物盐(MSM)培养基中富集驯化,得到两个能够降解高分子量多环芳烃的混合菌群(芘驯化菌群P,荧葸驯化菌群F)。
通过培养和非培养方法进行了菌群多样性调查。
通过构建16SrRNA基因文库的方法,分析焦化厂原始土壤中菌群组成和混合菌群转接3次(P.3,F.3)、6次(P.6,F.6)和9次(P.9,F.9)后的组成变化。
系统进化分析表明(1)变形菌纲是土壤原样及P.3,F.3混合菌群中的主要类群,分别占100%,83%和71%:(2)与原土壤样品相似,P.3中y-Proteobacteria(占变形菌门的77%)中假单胞菌属的菌依然占主导地位,但由于菌群的多样性增加,假单胞菌属所占比例减少。
传代过程中,菌群组成发生改变,随着传代次数的增加,菌群的多样性进一步增加,),-Proteobacteria的比例在混合菌群中的比例下降(P.6中占变形菌门的33%,P.9中占变形菌门的18%),而13-Proteobacteria在混合菌群中的比例上升(P.6中占变形菌门的36%,P.9中占变形菌门的55%);F菌群中IB-Proteobacteria的比例也逐渐上升(F.3,30%;F.6,63%;F.9,76%),而0‘.Proteobacteria和y-Proteobacteria的组成比例逐渐下降(F.3,41%,27%;F.6,20%,15%:F.9,13%,10%。
)。
通过培养,从混合菌群中分离纯化得到17株菌,系统进化分析表明分别属于Achromobacter,Bacillus,Microbacterium,Arthrobacter,Exiguobacterium,Alcaligenes和Parapedobacter属。
PAHS是什么认证
PAHS是什么认证我们经常在购买和使用产品时会遇到许多不同的认证标志,其中之一就是PAHS认证。
那么,PAHS是什么认证呢?本文将对PAHS认证进行介绍和解释。
什么是PAHS认证?PAHS,全称是Polycyclic Aromatic Hydrocarbon Suspected Substances,翻译成中文是多环芳烃疑似物质。
PAHS认证是指通过对产品中多环芳烃疑似物质含量的检测和评估来判断其是否符合安全标准。
多环芳烃是一种化学物质,常见的有苯并芘、苯并菲、苯并蒽等,它们是由多个苯环共同组成的有机化合物。
多环芳烃在生活中被广泛应用于橡胶制品、塑料制品、涂料、染料等行业,但部分多环芳烃物质被发现具有潜在的致癌和毒性效应,因此需要通过PAHS认证来确保产品的使用安全。
PAHS认证的作用PAHS认证的主要作用是保护消费者的健康和安全。
通过对产品中多环芳烃疑似物质含量的监测和控制,可以减少人体接触到潜在有害物质的风险,降低患病的可能性。
同时,PAHS认证也有助于保护环境。
多环芳烃物质对环境具有一定的毒性,其排放和使用可能对土壤和水源造成污染,甚至对生态系统产生不可逆转的影响。
通过PAHS认证,可以限制和控制产品中多环芳烃的含量,减少对环境的负面影响。
PAHS认证的标准和流程PAHS认证的标准和流程多样化,通常由各地的相关机构或组织制定和执行。
一般而言,PAHS认证的流程包括以下几个步骤:1.申请:产品制造商或供应商需要向具有资质的认证机构提交申请材料,包括产品相关信息、生产流程和使用材料等。
2.检测:认证机构会对申请的产品进行样品采集,并进行多环芳烃疑似物质含量的检测。
这一步通常采用现场采样或实验室分析的方法进行。
3.评估:认证机构会根据检测结果对产品的PAHS含量进行评估,并与相关标准进行对比。
如果产品的PAHS含量符合标准要求,将获得PAHS认证。
4.认证证书:通过评估后,认证机构将颁发PAHS认证证书,证明该产品在多环芳烃疑似物质方面符合安全标准。
《PM2.5中金属元素及PAHs的地球化学特征》范文
《PM2.5中金属元素及PAHs的地球化学特征》篇一一、引言近年来,随着工业化和城市化的快速发展,大气颗粒物(尤其是PM2.5)已成为全球范围内的关注焦点。
PM2.5,即空气中直径小于或等于 2.5微米的颗粒物,因其对环境和人体健康的严重影响而备受关注。
除了其本身具有的气候和环境效应外,PM2.5还包含多种有害的化学成分,包括金属元素和多环芳烃(PAHs)等。
这些化学成分的地球化学特征和分布模式对了解PM2.5的来源、传输及对人体健康的影响具有至关重要的意义。
本文旨在探究PM2.5中金属元素及PAHs的地球化学特征,为环境科学和公共卫生领域提供理论依据。
二、PM2.5中的金属元素PM2.5中的金属元素主要来源于自然过程(如风蚀、火山喷发等)和人为活动(如工业生产、汽车尾气等)。
这些金属元素在PM2.5中的分布和浓度受地理位置、气候条件、人类活动等多种因素影响。
研究发现,PM2.5中的金属元素具有显著的地球化学特征。
例如,某些重金属元素(如铅、镉、汞等)因其生物毒性和环境持久性而备受关注。
这些重金属元素在大气中的存在形态、转化过程及对环境和人体的影响是当前研究的热点。
此外,不同地区的PM2.5中金属元素的种类和浓度也有所差异,这主要受地区经济发展水平、能源结构、工业生产等因素的影响。
三、PM2.5中的多环芳烃(PAHs)PAHs是另一类在PM2.5中广泛存在的有害化学物质。
它们主要来源于化石燃料的燃烧、工业生产、汽车尾气等人为活动。
PAHs具有致癌、致突变等生物毒性,对人体健康构成严重威胁。
PAHs在PM2.5中的分布和浓度受多种因素影响。
例如,不同地区的PAHs种类和浓度可能因气候条件、地理位置、人类活动等因素而有所不同。
此外,PAHs在大气中的化学反应、光解等过程也会影响其在PM2.5中的存在形态和浓度。
四、PM2.5中金属元素及PAHs的地球化学特征PM2.5中金属元素及PAHs的地球化学特征主要表现在它们的来源、传输及在环境中的转化过程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
仪器分析结课作业学院:班级:姓名:学号:拉曼光谱法研究多环芳烃(PAHs)的电化学和光催化反应Denise S. Cordeiro and Paola Corio*Instituto de Química, Universidade de São Paulo, CP 26077, 05513-970 São Paulo-SP, Brazil摘要:本文通过对比拉曼光谱与其电化学行为介绍了多环芳香族碳氢化合物(PAHs)、潜在污染物在气溶胶中继发反应光化学行为的研究。
此次研究中的多环芳烃包括芘、蒽、菲和芴,它们被吸附到二氧化钛并且用波长254nm紫外灯进行照射。
通过原位表面增强拉曼光谱(SERS) 研究了电化学氧化,形成了含羰基结构的产物。
在光降解过程中也产生了具有C = O 官能团的氧化中间体。
通过对光降解数据和用电化学方法产生的数据进行综合合分析——即利用光谱技术进行产物的鉴定和特性分析——显示相同产品的结构不同,是蒽,但不是芘。
对这种结果差异的一个合理的解释是,光化学及电化学氧化反应是通过不同的机制进行的。
而二氧化钛光催化降解是由羟基自由基所引发的,电化学氧化是由吸收在PAH上的直接电子转移到电极上,继而产生进行后续反应的阳离子自由基而所引发的。
关键词:先进氧化方法;光催化;二氧化钛;光谱电化学法;表面增强拉曼光谱(SERS)1 引言集中在空气中的大量的颗粒物已经引起世界各地的许多城市极大关注。
由于潜在的化学和光化学反应,颗粒物随时间和环境改变其成分,这使可吸入颗粒物呈现出动态的变化行为。
多环芳香族碳氢化合物(PAHs),一种类化学物质的微粒物质,由于它们致突变和致癌的特性而显得尤其重要。
1,2多环芳烃的特点在于它是两个或更多的芳香环的结构。
这些化合物属于最持久性的有机污染物,并且通常是在一个缺氧环境中燃烧有机燃料产生的。
多环芳烃的来源通常是柴油和天然气发动机排气、垃圾处理厂焚烧尾气、木材和煤炭燃烧,香烟的烟雾,以及各种工业生产。
多环芳烃是存在于大气中污染物的挥发性和半挥发性,并且具有特殊结构的颗粒物。
美国环境保护署(EPA)着重于研究十六种多环芳烃,这其中包括萘、蒽、菲、芘、芴、屈, 莹蒽,苯并(a)蒽、苯并(a)芘、二苯并(h)蒽。
苯并(a)芘是其中目前研究最广泛地的一种多环芳烃,部分原因是由于其在人类环境中的高度集中。
从环境的观点来说,3硝基多环芳烃和氧化衍生多环芳烃也是非常重要的。
对多环芳烃的光化学和电化学行为的分析与阐明复杂环境系统的有些方面是有关的。
在这项研究中,我们把多环芳烃暴露在紫外线辐射下来表征其光分解产物。
我们获得了两种信息 ,包括:(1)PAH光化学反应,这将增加对PAH在大气中行为的理解;(2)PAHs降解潜力,这可以用于设计未来的污染控制策略。
研究中用二氧化钛作为一种光催化剂,能够比较有无光催化下的降解产物。
这种具有半导体材料的异相光催化是一种用来分解空气和水中有机污染物高效且广泛使用的方法。
4其他研究组已经发布了大量的研究,指定由附有二氧化钛的不同微粒作为光降解过程的催化剂。
一些分子研究中包括苯酚,氯酚,氯化有机金属化合物,和其他染料,5,6这些常见的污染物都是在工业废水中发现的。
在这些研究中利用紫外可见电子光谱和质谱分析联用技术确定了分子降解和动力学参数。
在这里提到的研究中, 考虑到多环芳烃光降解过程机制,我们应用振动光谱来获得更多的信息。
拉曼光谱,特别是表面增强拉曼光谱(SERS),可以监测生色团降解并且还可以允许鉴定中间体和最终的反应产物。
对这一领域上传统的技术来说,这些技术是互补。
目前,很少有研究二氧化钛光催化降解多环芳烃的,可能由于这些化合物的溶解度低。
此外,还有许多报告反驳二氧化钛光催化降解多环芳烃。
7-10例如,在存在和缺乏二氧化钛的情况下研究水溶液中的芴和它的一些衍生物的光化学降解。
这个研究的结果表明,这些多环芳烃在没有半导体的情况下能够更快的降解。
8然而,一项矛盾的报告却指出有TiO时,芘的光催化降解更快。
10由于这一研2究的重要性和最近矛盾的结果,显然,二氧化钛催化降解多环芳烃这一具有挑战性的问题值得进一步研究。
2 材料和方法2.1 材料和仪器紫外可见近红外光谱检测仪(UV-Vis-NIR)由岛津提供UVPC – 3101型扫描分光光度计。
拉曼光谱由英国雷尼绍拉曼3000系统配备一个CCD并耦合到奥林巴斯显微镜(BTH2)组成,从而实现分辨率大约1μm(micro-Raman)的拉曼光谱的快速积累。
激光束聚焦在放大80倍的样品(×80镜头),样品上的激光功率一直低于0.7 mW。
实验研究环境条件下使用反向散射几何,样品在632.8纳米氦氖激光射线下辐照(光谱物理学)。
室温下,用RFS100 FT-Raman Bruker分光仪,使用基本的铷雅铬雷射(1064纳米) 对固体样品的傅里叶-拉曼(FT-Raman)光谱的固体样品进行记录。
该项研究使用了Degussa(德固赛)P25 TiO2 (锐钛矿/金红石= 3/1,表面面积50 m2g−1,、平均粒径30 nm),其他化学物质和溶剂来自Aldrich(奥尔德里奇)和Merck(默克)公司。
所有的化学物质都是分析纯,以便不用再次提纯,使用这些分析纯的化学品和双重蒸馏水来准备工作用的溶液,所有的有机溶剂都是光谱纯的。
2.2 催化剂制备由于多环芳烃的低溶解度,有关光降解多环芳烃的研究变得具有重大挑战。
为了解决这个问题,我们利用了多环芳烃和二氧化钛的高亲和力,首先让多环芳烃吸附在有机相的二氧化钛粒子表面上。
9,10从而利用薄膜来研究多环芳烃的光化学行为。
Degussa P25 TiO粒子表面多环芳烃的预吸收是基于由Wen et al10提出的2方法论。
简而言之,就是把二氧化钛加到二乙基质量分数为 2 wt%的多环芳烃的溶液中,在乙醚与质量比例的2 wt %(PAH:二氧化钛)。
对悬浮液(每10 mL乙醚含有0.2 g用TiO改良的多环芳烃)进行磁力搅拌直到溶剂完全挥发。
22.3 光催化过程将PAH/TiO的混合物置于紫外线辐射下,光催化降解才得以实现。
光源是2一个8 W的汞灯(254nm),距离混合物表面10cm,相干辐射(Palo Alto)功率计(212型)测量显示膜表面的辐射强度是ca. 500 μW cm-2。
2.4 光谱电化学测量对于SERS实验,使用了0.2平方厘米纯金的电极。
为了适合分光电化学电池,电极被安置在特别设计的聚四氟乙烯样本载体上。
一个标准的Ag/AgCl/KCl(sat.)电极被用于参照一根纯铂丝作为对电极。
为了激活电极, 在工作溶液(0.1mol L-1水性 KCl)中进行连续的氧化/还原循环(50 mV s-1),然后将这种电极浸泡在含PAH的饱和溶液里12小时,再将改良后的电极是用水冲洗,转移到电化学电池中。
通过逐步改变0.1 V. A PAR 263稳压器/恒流器应用电势来记录原位SERS光谱.3 结果及讨论3.1 蒽3.1.1 二氧化钛催化通过记录拉曼光谱与紫外线照射时间的函数图象的变化来监控附着在TiO2表面的蒽的光化学反应(图1)。
中间体形成于半导体/空气界面,需要提及的是,在半导体/空气界面的光降解,可以遵循不同的光降解机制。
在这种情况下,溶解相产物和表面生成的产物可能是不同的。
在辐照235分钟后,检测出拉曼光谱的重要改变。
在紫外灯的照射下,以及大气湿度和氧气,吸附蒽变成了一种1031, 1600 and 1665 cm-1振动模式。
1665 cm-1振动模式可以分配给C = O官能团,以此表明PAH氧化反应。
这种产物的吸收波段和蒽的特性之间的相对强度(例如1401 cm-1)随着紫外线的照射而增加,表明氧化产物的集中增加。
图1描述了光降解的初始步骤, 甚至在紫外线暴露613分钟后,原来的多环芳烃在光谱中还是很明显。
蒽的预期氧化产物是羟基蒽和蒽醌,最稳定的蒽醌是那些在相同苯环11中有两个羰基官能团的蒽醌。
特征光产物振动模式(即1031、1600和1665cm-1)可以被分配到9,10-蒽醌。
12这种中间产物也可以在多孔TiO27薄膜上的饱和蒽水溶液的光催化降解中.图1所示结果表明,9,10-蒽醌的光降解并不显著,并证明了它是像蒽一样分解的。
二氧化钛光催化降解蒽会形成一种能够抵制光降解的光产物(即,9,10-蒽醌)。
图2给出了一个形成9,10-蒽醌的机制,但必须指出的是,半醌II可以当作一种中间体,尽管在光降解过程中没有观察到,但是已经通过光谱电化学发现了它,下面我们将讨论这种方法。
3.1.2 光谱电化学法为了比较多环芳烃的光化学和电化学氧化反应、吸附在金属电极上的微粒的电化学行为,我们用原位SERS法研究。
SERS是一种用于分析吸附剂表面特性和发生在金属表面13,14的化学转移的重要的分析技术。
把SERS应用到原位电化学过程中可以提供关于产生在电极表面的物质的化学特性的相关信息。
这种技术也可以对这样的化学反应机制提供信息。
吸附在金属电极上的蒽SERS光谱的几个阳极应用电势如图3所示。
0.0 V 的SERS光谱类似于固态蒽频谱,表明吸附在SERS-激活金属表面的蒽不会明显地扰乱PAH的分子结构。
最近已经证明吸附在纳米金表面的多环芳烃的可能导致氧化降解。
16,17当应用电势高于+ 0.9 V时,拉曼光谱的变化表明了吸附蒽的电化学氧化。
在1032, 1600 和 1665 cm-1新的拉曼谱带观察到了氧化物种的特性。
在光谱的高频区域也观察到了变化,芳烃的特性振动模式和脂肪族CH化合物拉伸出现。
有趣的是,在+0.9 V, 1665 cm-1的光谱带的出现,就像在+ 1.0 V谱带所看到的,衰减为正电势。
这种特性可以分配给一个脂肪族CH拉伸模式,半醌I模式,它可以被进一步氧化到9,10-蒽醌。
因此可以提出,正如在+ 1.0 V观察到的,对苯二酚中间体(含有氧化微粒的脂肪氢)的原始信息使特征光谱上升,这也符合由Pal 和Sharon提出的氧化机制(图2).7图4中做了一个比较,(1)二氧化钛光降解蒽初始产物的FT-Raman光谱(2)蒽水溶液电化学氧化产物的SERS光谱。
引人注目的是半导体/空气界面的光降解产物和水溶液(应用电势+ 0.9 V)中电化学氧化产物是相似的。
两个光谱在1031, 1600 和 1665 cm-1都显示相同的振动模式。
我们得出结论, 与吸附在金电极上的最初的PAH的直接电化学氧化相比,二氧化钛催化蒽光降解过程产生了相同的复合产物。
我们观察到了与9-蒽醌类似的照片和电化学行为,那是光氧化成各自的9,10-蒽醌。
同时我们也研究了菲,尽管我们对蒽有预期的反应活性,但二氧化钛的光致降解造成了相当大的矿化作用(没有鉴别quinoidal中间体)。