不同来源天然有机质对菲与诺氟沙星光降解的影响研究

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近年来,药物及个人护理品(PPCPs)由于被广泛使用,逐渐成为一种新兴污染物。多环芳烃是广泛存在于环境中的一种持久性有机污染物。天然有机质(NOM)广泛地存在于地表(土壤、水体)环境中,是一种天然敏化剂,主要成分是腐殖酸。目前,有关天然有机质对有机污染物光化学转化影响的研究文章已有许多,相关研究发现不同天然有机质对有机污染物光降解影响不同,这些研究在腐殖酸种类、浓度、自由基、pH值等方面详细探讨了天然有机质对有机污染物光解的具体影响,但对腐殖酸结构、官能团与有机污染物光解的关系尚未有明确结论。因此,本研究从结构差异较大的黑土、白土型水稻土、有机肥、玉米秸秆中提取腐殖酸,代表不同来源天然有机质,分别研究它们对菲与诺氟沙星光降解的影响。研究结果如下:(1)提取7种不同来源的天然有机质,分别为黑土胡敏酸(N1)、黑土富里酸(N2)、白土型水稻土胡敏酸(N3)、白土型水稻土富里酸(N4)、有机肥胡敏酸(N5)、有机肥富里酸(N6)、秸秆溶解性有机质(N7),并对7种天然有机质进行表征。分析紫外可见光谱发现,在波长290nm-800nm范围内,吸光度值从黑土胡敏酸、白土型水稻土胡敏酸、有机肥胡敏酸、有机肥富里酸、白土型水稻土富里酸、黑土富里酸、秸秆溶解性有机质依次降低。分析红外光谱发现,天然有机质中羧基组分所占比例从黑土胡敏酸、白土型水稻土胡敏酸、有机肥胡敏酸、有机肥富里酸、白土型水稻土富里酸、黑土富里酸、秸秆溶解性有机质依次降低。(2)菲与诺氟沙星的光降解均符合准一级反应动力学。菲在天然有机质溶液中的降解速率从黑土胡敏酸、白土型水稻土胡敏酸、有机肥胡敏酸、有机肥富里酸、白土型水稻土富里酸、黑土富里酸、秸秆溶解性有机质依次降低。诺氟沙星在天然有机质溶液中的降解速率从黑土胡敏酸、白土型水稻土胡敏酸、有机肥胡敏酸、有机肥富里酸、白土型水稻土富里酸、秸秆溶解性有机质、黑土富里酸依次降低。通过相关性分析发现,诺氟沙星降解速率KNOR、菲降解速率KPHE与天然有机质在254 nm下的紫外吸收(SUVA254)、天然有机质在280 nm下的紫外吸收SUVA280、天然有机质吸光能力(△logK)呈极显著性相关,与天然有机质在波数2926 cm-1、1717 cm-1下红外吸收的比例(A292/A1717)呈极显著性负相关。由此得出,天然有机质腐殖化程度越高、吸光能力越强,菲、诺氟沙星降解速度越快;天然有机质组分中羧基所占比例越大,菲、诺氟沙星降解速度越快。(3)天然有机质浓度高低对菲与诺氟沙星的光降解速率产生明显影响。随着天然有机质溶液的浓度从0.5 mg·L-1到2 mg·L-1,菲在黑土胡敏酸、白土胡敏酸、有机肥胡敏酸溶液中的降解速率分别下降了 16.9%、18.1%、22.7%;菲在黑土富里酸、白土富里酸、有机肥富里酸溶液中的降解速率分别下降了 16.2%、19.3%、16.4%;菲在秸秆溶解性有机质溶液中的降解速率下降了 13.2%。随着天然有机质溶液的浓度从0.5ppm到2ppm,诺氟沙星在黑土胡敏酸、白土胡敏酸、有机肥胡敏酸溶液中的降解速率分别下降了 30.9%、28.6%、25.6%;诺氟沙星在黑土富里酸、白土富里酸、有机肥富里酸溶液中的降解速率分别下降了 24.4%、17.7%、24.4%;诺氟沙星在秸秆溶解性有机质溶液中的降解速率下降了 22.6%。(4)天然有机质溶液的pH值的不同对菲与诺氟沙星光降解均产生影响。菲在天然有机质溶液中的降解速度随着溶液pH值的增大而增大。诺氟沙星在天然有机质溶液呈中性时降解最快,pH偏酸、偏碱情况下都会抑制诺氟沙星的光降解。
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