毒性效应引导的二苯甲酮类紫外防晒剂BP-4氯胺-紫外转化机制研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Mr_Zhou
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2-羟基-4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮(BP-4)是目前国内产量最大,应用最广泛的紫外防晒剂。近年来,BP-4在多种环境基质、生物体内频繁检出,其潜在的环境与健康风险不容忽视。消毒是水处理的必要环节,氯化消毒因价廉、高效、便于操作等诸多优势,仍然是目前全球使用最普遍的消毒方式。为了避免氯化消毒处理中三卤甲烷、卤乙酸等毒性消毒副产物的生成,氯胺、紫外等替代消毒方式逐渐被开发应用。而BP类污染物在氯胺消毒、紫外消毒过程中的转化行为尚不清楚,因此本文选择BP-4为研究对象,主要探讨其在氯胺(光)消毒过程中的转化机理和毒性变化,并考察了pH、氯胺剂量、共存离子对转化行为的影响。主要结论如下:  (1)揭示了紫外防晒剂BP-4在氯胺消毒处理中的转化行为和毒性变化特征。借助UHPLC-MS检测所得质谱信息、同位素标记等信息识别出23种主要产物,其中19种产物中含有N元素,9种产物中含有Cl元素,产物中包含8对同分异构体。结合实验现象和化学反应原理,提出了BP-4在氯胺消毒处理中的转化路径,主要涉及氨基取代、氯代、氧化、水解、偶联等化学反应。pH值和氯胺剂量可以影响BP-4的降解程度、降解速度和产物毒性。随着pH的升高,BP-4的降解程度和转化速率增大,毒性逐渐升高。随着氯胺剂量的增加,BP-4的降解程度和速率增加,毒性先升高后降低,5倍氯胺剂量时毒性最大。通过对产物与毒性的相关性分析,推测P13和P13两个苯醌类产物为主要致毒物质。在溴碘离子共存时共检测出4种含溴产物,5种含碘产物,并识别了它们的分子结构。  (2)揭示了BP-4在氯胺-UV联合消毒体系中的转化行为。研究发现BP-4在紫外照射条件下不会被降解,但BP-4在氯胺反应体系中生成的中间体可迅速被光解,共检测出10种光解产物。且光照处理后毒性迅速升高。随着pH的升高和氯胺剂量的增加,反应体系的毒性也逐渐升高。相关性统计分析提示表明产物T2和T5可能是主要的毒性产物。氯胺-紫外联合处理体系中溴、碘离子的存在减弱了反应后溶液的毒性、以及毒性上升的趋势。
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