大气液相环境中联苯、三氯生和磺胺二甲基嘧啶与HONO的交叉光化学反应

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个人护理用品和药品(PPCPs)是最近三十年出现的一种新型有机污染物。由于大量的生产、消费和运输导致其通过一系列途径进入环境当中,而且在环境中形成准持久性现象。因此,PPCPs作为一种新兴污染物日益受到人们的关注。本文利用激光闪光光解技术,以三氯生、联苯和磺胺二甲基嘧啶为研究对象,以HONO为OH自由基来源,考察了HONO浓度、pH、初始浓度和阴离子浓度对联苯、三氯生和磺胺二甲基嘧啶等对光化学反应的影响,并探讨了光化学反应的机理,这对于解释大气中二次有机气溶胶(SOA)的形成机制具有重要的理论意义。结论如下:  (1)联苯的转化率受到N(Ⅲ)浓度、联苯初始浓度以及pH值的影响。N(Ⅲ)的三种分布形式,H2ONO+,HONO和NO2-与联苯反应的二级速率常数分别为k1(0.058±0.005 L mol-1 s-1),k2(0.12±0.06 L mol-1 s-1)和k3(0.0019±0.0003 L mol-1s-1)。激光闪光光解实验结果表明N(Ⅲ)光解产生的OH自由基加合在联苯的苯环上形成Bp-OH加合物,其二级反应速率常数为9.4×109 L mol-1 s-1。产物分析表明Bp-OH能被N(Ⅲ)和NO2氧化产生硝基化合物。大气模型计算结果显示与OH自由基反应是联苯在大气环境中的主要去除途径。  (2)亚硝酸光解产生的OH自由基攻击三氯生的苯环形成TCS-OH加合物,其二级反应速率常数为1.11×109Lmol-1 s-1。另一部分OH自由基与TCS发生抽氢反应形成·TCS自由基。·TCS在氧气的作用下形成醌类。与HONO反应和自身醚氧键的断裂是TCS-OH加合物的主要衰减途径。  (3)OH自由基与磺胺二甲基嘧啶的二级反应速率常数为(7.86±0.5)×109 Lmol-1 s-1。理论计算结果表明S-N键能最容易断裂。结合产物分析,OH自由基加合在磺胺二甲基嘧啶的苯环上改变了电子云密度造成S-N键断裂为加合物的主要衰减途径。随后在氧气的作用生成的苯酚和硝基苯酚。酚类会HONO发生硝化反应形成较为稳定的产物。  本研究结果表明,HONO不仅是大气中一种重要的OH自由基来源其本身也会参与对OH自由基中间体的氧化。这是HONO引起的硝化反应的关键。以上研究将为三氯生、联苯与磺胺二甲基嘧啶在大气液相环境中的光转化提供重要的参考数据。
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