腐殖酸及其不同级分和铁的络合物对阿特拉津光降解的影响

1、腐殖酸及其不同级分和铁的络合物对阿特拉津光降解的影响腐殖酸是自然水体中广泛存在的一类天然有机大分子物质， 对环境污染物的 迁移转化具有重要影响。 光解是持久性有毒污染物在环境水体中经历的重要过程 之一，主要以间接光解为主。铁元素也是自然地表水的重要组分，当腐殖酸和Fe （川）络合在一起后，必然会潜在的影响共存系统中环境污染物的光解过程。 有报道显示， 腐殖酸对污 染物的光解作用具有多面性， 即一些报道证实腐殖酸对光解具有催化作用； 而另 一些报道显示腐殖酸对光解有抑制作用。本论文首先研究了腐殖酸和铁络合物存在下阿特拉津光降解的机理， 以及这 个过程中涉及到的铁循环过程和H<sub>

2、2v/sub>O<sub>2v/sub>£形成消失规律；然后采用分子排阻色谱（SEC对腐殖酸进行分级，通过对阿特拉津的光解实验 考察不同腐殖酸级分的光敏活性，重点研究腐殖酸不同级分和Fe （川）的络合物对阿特拉津光降解的影响。 本项研究对正确认识天然地表水中污染物的光解行 为，尤其是深入了解和掌握腐殖酸这样一种重要的天然水组分和铁的络合物对污 染物光解行为的作用具有重要的意义。主要实验结果如下：（1）鉴于腐殖酸这种大分子的结构复杂性和异质性，本研究选择先从腐殖酸光解产物中最小分子之一的柠檬酸分子入手， 考察了柠檬酸 和铁络合物对阿特拉津光降解的影响。实验发现：

3、氙灯光照下，阿特拉津在 Fe （川）-柠檬酸溶液系统中的光降解主要是由<sup> v/sup>0H引发的；而且Fe （川）-柠檬酸体系生成OH的能力要高于单独的Fe（M）体系（pH 35）。随着Fe （E）-柠檬酸溶液的pH从3. 5升高到8. 6,阿特拉津的降解速率 迅速降低，这主要归因于铁物种的形成受 pH 影响很大。光照强度的增强和柠檬 酸浓度的增大都有利于Fe（M）-柠檬酸体系中阿特拉津的光降解；柠檬酸同时 起到配体和还原剂的作用。UV-Vis和FTIR光谱对柠檬酸和Fe （川）的络合物表征的结果说明柠檬酸和 Fe （川

4、）通过配体交换络合在一起。（2）氙灯光照下，腐殖酸的存在抑制了溶液 中阿特拉津的光降解， 腐殖酸浓度越大，对阿特拉津光分解的抑制作用就越明显。而当腐殖酸和Fe （川）共存于溶液中时，表现出对阿特拉津光解的促进作 用。为了研究腐殖酸和 Fe （川）的结合作用，采用了 SEM EDX UV-Vis、FTIR 和荧光光谱等表征方法。SEM和 EDX合出了腐殖酸和Fe （川）络合物的形貌特征：从 UV-Vis光谱看 出腐殖酸和Fe （川）络合后在长波长方向吸收强度有轻微的提高；FTIR光谱表明二者通过配体交换络合在一起，1385 cm^-1处为-COO-Fe

5、的峰；由 荧光光谱的数据计算得到腐殖酸中有 74%的荧光团参与络合，Fe （川）-HA络合 物条件稳定常数的对数值（logKc）为4. 28。（3）为了更好的模拟自然环境， 给氙灯加上了滤光片，使得透过的光是波长大于 290nm的光。氙灯（入&gt;290 nm ）光照60 h，在腐殖酸、Fe （川）和Fe （川）-HA络 合物的溶液（ pH 6. 1）中，分别有 8. 5%、 25%和 56. 3%的阿特拉津发生了 光降解。分别测定了这些过程中生成的 Fe（U）和H<sub>2v/sub>O<sub>2v/sub> 的浓度，结果发现Fe （E） -

6、HA络合物的存在明显提高了溶液中Fe （H ）和 H<sub>2v/sub>O<sub>2v/sub啲浓度，从而生成更多的 OH,促进 阿特拉津的光降解。光照Fe（E） -HA络合物溶液60 h的过程中，Fe （U ）和总铁的浓度比（Fe(n)/ Fe (t)在20-32 %的范围内，当加入阿特拉津之后，Fe (H )和H<sub>2v/sub>O<sub>2v/sub>£生成量都有所下降，Fe (n)/ Fe( t)降到10-22 %, Fe (n )的浓度几乎降到未加

7、入阿特拉津前的一半，进一步证明腐殖 酸和铁的络合物引发OH生成是阿特拉津光降解的主要原因。腐殖 酸对铁循环和活性自由基的产生起催化作用；随着腐殖酸浓度的提高， Fe(n) 和H<sub>2v/sub>O<sub>2v/sub>生成呈增加趋势，阿特拉津的降解也随之加 速；但当腐殖酸浓度相对较高时，也会对 OH起到淬灭作用。(4)为了研究腐殖酸的结构和其光化学性质之间的关系，采用体积排阻色谱(SEC对腐殖酸进行分级，得到三个级分，分子量排序为：F<sub>

8、A</sub>&gt;F_B&gt;F_C 。采用元素分析、 ¹H NMR FTIR和荧光光谱各种方法表征，结果表明与级分 F_A和 F_B相比，小分子量的级分 F_C有较多 的含氧官能团，芳香族含量高，荧光响应值大，对Fe (川)络合能力强。氙灯(CHF-XM35-150W照射下，阿特拉津在小分子量级分

9、F_C的作用下降解较快，这可以归因于 F<sub>Cv/sub有较多的荧光团，具有更好 的光敏性。阿特拉津在 Fe(M)与 F_A、F_B、F_C 组成的络合体系中的光降解是由OH引起的，Fe (n )和 H<sub>2v/sub>O<sub>2v/sub啲生成量在 F_Cffi Fe (E)共存的溶液 中较多，阿特拉津的降解较快。用Fe( n)的生成量来考察三种腐殖酸级分 F_A、F_B、 F_C的还原性，表明F_C由于具有高的芳香性和含有较多的含氧官能团而表现出最高的还原能力。总之，本研究考察了铁循环和H<sub>2v/sub>O<sub>2v/sub>£形成在腐殖酸和铁共存体系降解污染物过程中的作用，证明腐殖酸和铁络合物光照作用下产生的 <