[发明专利]一种冰相中溶解性有机物对芘光解淬灭效应的估算方法

说明书

一种冰相中溶解性有机物对芘光解淬灭效应的估算方法，具体为：1)DOM的选择和提取；2)进行DOM的紫外吸收光谱测定；3)进行冰相中芘的直接光解实验；4)进行冰相中芘与DOM共存时的直接光解光解实验；5)DOM对芘光解的淬灭效应计算；分析DOM的ā_250‑280与其对芘光解的淬灭因子Q_λ之间的相关性。通过上述步骤，本发明提供了一种估算准确、反应迅速、操作简单的冰相中溶解性有机物对芘光解淬灭效应的估算方法。

技术领域

本发明属于光降解领域，具体地涉及冰相中溶解性有机物(DOM)对芘光解淬灭效应的估算。

背景技术

我国北方地区每年11月份地表水体水面开始结冻，约在11月下旬水面形成冰盖，进入冰封期。随着河流的结冰，水体中一部分污染物质被冻结在冰层中。由于冰的特殊性质，相对于流动性的大气和水体，污染物在冰相内部的物理迁移过程、常规的化学反应以及微生物作用相对较弱，而光化学作用则表现出特殊的重要性。光化学作用是环境中污染物质迁移转化的重要途径。

芘是多环芳烃(PAHs)的典型代表，在自然界广泛存在。PAHs具有致癌性、致畸性、致突变性，其生物的有效性部分可通过食物链富集和传递，最终影响到人类健康，并逐渐变为人们普遍关注的优先监测污染物。微生物降解和挥发是水和土壤中低分子量PAHs的主要去除过程，而四环或四环以上的PAHs因其水溶性差难于被生物降解。PAHs的离域大π键可以吸收太阳光的可见(400～700nm)和紫外(290～400nm)部分。因此，光降解作为环境中PAHs转化的一种重要途径而受到广泛重视。DOM因其特殊的光化学性质可以显著的影响共存污染物的光化学行为，被称为是水中的微反应器。因此，在有机污染物光化学行为的研究中，DOM成为了一个必要的考察因素。

DOM是芳香族化合物和脂肪族化合物的复杂混合物，腐殖酸和富里酸是DOM的两种主要成分，也是关注度最高的成分，含有大量的氨基、羧基、羰基和羟基等基团，分子量在几千到十万之间，分子量较小的DOM通过氢键等作用结合起来，形成更为复杂的分子。DOM对污染物光解的影响非常复杂，涉及到多种不同机制，且对于不同的污染物来说机制也不同。从表观效应来看，DOM对污染物光解的影响可分为两大类：促进机制和抑制机制。DOM促进污染物光解主要和DOM可以导致污染物发生间接光解有关。DOM在光照下可以吸收光子跃迁到激发态，然后通过系间穿越生成激发三线态(³DOM*)，³DOM*可以与污染物分子发生能量转移或电子转移导致其分解。除³DOM*的敏化机制外，由³DOM*与溶解氧、水分子等反应产生的活性氧物种(ROS)引发的污染物的光氧化反应也是DOM促进污染物光解的重要机制。其中单线态氧(¹O₂)、羟基自由基(·OH)被认为是天然水体中参与污染物降解的最重要的两种活性氧物种。另一方面，DOM的结构中具有很多共轭发色团，可与有机污染物发生竞争光吸收作用而抑制其光解。DOM还可以与污染物分子发生结合作用，从而抑制其光解行为。

为了解冰相中DOM对芘光解的影响，需进行光降解实验并检测芘的浓度变化。并且DOM对冰相中芘光解的促进作用和抑制作用往往同时存在。如果促进作用大于抑制作用，光降解实验中观测到的DOM对芘光解的表观影响为芘光解速率升高；如果抑制作用大于促进作用，表观影响为芘光解速率降低，但光解速率的表观降低值小于实际上的抑制作用，因为同时还存在由于DOM的促进作用所导致的芘光解速率的升高。因此，开发一种新方法估算冰相中DOM对PAHs光解的淬灭效应非常有必要。

发明内容