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水中典型光敏剂引发金雀异黄酮三线态敏化光降解机理

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【作者】 杨晨张思玉雷蕾韩雅琦孔宇张雪娇赵青李海波李英华

【Author】 Yang Chen;Zhang Siyu;Lei Lei;Han Yaqi;Kong Yu;Zhang Xuejiao;Zhao Qing;Li Haibo;Li Yinghua;School of Resources and Civil Engineering,Northeastern University;Institute of Applied Ecology,Chinese Academy of Sciences;University of Chinese Academy of Sciences;

【通讯作者】 李英华;

【机构】 东北大学资源与土木工程学院中国科学院沈阳应用生态研究所中国科学院大学

【摘要】 金雀异黄酮(genistein,Gs)在水体中频繁检出,其环境行为备受关注。为深入探讨水中溶解性有机质(DOM)激发三线态敏化Gs间接光降解的机理,以3-甲氧基苯乙酮(3-MAP)、亚甲基蓝(MB)、2-萘乙酮(2-AN)和2-苯甲酮(BP)模拟DOM引发三线态光敏化反应,阐明Gs发生间接光降解活性与敏化剂性质、pH值的关系。通过光化学实验结合密度泛函理论计算发现,激发态能量高的BP或3-MAP对Gs的敏化效率低,二者虽可与Gs发生能量或电子转移敏化,但对λ>290 nm的模拟太阳光吸收少,因此激发态产率低;激发态能量低的MB或2-AN对Gs的敏化效率高,且随pH升高而增强,因二者能吸收较多的模拟太阳光,激发态产率高。以MB为例,发现Gs分子形态几乎不能被光敏化降解(pH≤5); Gs由一价阴离子逐渐解离成二、三价阴离子,kin增大102倍(pH 6~12),说明Gs不同解离形态的敏化光降解活性具有显著差异。因Gs阴离子更易发生敏化光降解,因此带正电荷的MB分子比中性分子态的2-AN更易与Gs阴离子结合,表现出更高的敏化能力,相同pH (9或12)条件下,敏化光降解速率相差25~47倍。敏化剂三线态性质及pH值对Gs光敏化降解的影响机理,对于深入认识化学组成复杂的环境DOM的光化学活性具有重要意义。

【基金】 国家自然科学基金(21607165,41603120,41703107,418773891,41571455,51578115);“十三五”国家重点研发计划(2016YFD0800305);沈阳市中青年科技创新人才团队支持计划(RC170020);中国科学院青年创新促进会项目(2017242)
【所属期刊栏目】 专论 (2019年04期)
  • 【分类号】X131.2
  • 【下载频次】20
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