水中游离态芳香族氨基酸光化学特性研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:MaoZeDongDaShaBi2005
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水中游离态氨基酸作为溶解性有机氮(DON)的主要组成成分,在天然水体溶解性有机氮中占有重要地位。其主要来源于经污水处理厂处理后的中水,同时天然水体中微生物的代谢活动、浮游生物死后蛋白质的分解等也会带来大量的游离态氨基酸。藻类在繁殖生长过程中也会将氨基酸作为重要的营养物质吸收利用引发水华,对天然水体水质造成重大威胁。芳香族氨基酸在太阳光或者紫外线照射下会发生光化学反应,以直接光降解和间接光降解作用氧化降解包括氨基酸、难降解有机污染物等在内的污染物组成,实现碳氮循环。本文以水中游离态芳香族氨基酸的光化学特性为研究目的,同时加入标准天然有机物(HA、FA)作为对比。采用紫外光谱扫描、傅里叶红外光谱测定、Boehmn滴定、三维荧光光谱扫描等方法测试测定三种芳香族氨基酸(色氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸)和HA、FA的理化性质和光谱学性质。然后选取H2O21O2和·OH三种活性氧作为样品受光照辐射后发生光化学反应的标志产物,来探究三种芳香族氨基酸的光化学特性。通过官能团滴定发现,两种标准天然有机物HA、FA和酪氨酸同样都含有高浓度的酚羟基。同时色氨酸内的吲哚环结构和酚羟基一样,能够在光照辐射的情况下为芳香类化合物、醌类等物质提供电子而生成超氧负离子,超氧负离子又是生成过氧化氢的重要前体物。因此色氨酸和酪氨酸的H2O2量子产率都较高,分别为5.23×10-5和2.24×10-5,苯丙氨酸H2O2的生成速率最低,仅为0.76×10-5。三维荧光光谱扫描结果显示,HA、FA中出现了类色氨酸蛋白成分,这为解释HA、FA的吸光特性来源提供了一个思路。色氨酸的E2/E3是三种芳香族氨基酸中最大的,相应的其1O2生成速率也是最高的达到了7.36×10-8Ms-1,同样1O2表观量子产率相比其他两种芳香族氨基酸也更高达到了2.10×10-3。色氨酸光敏反应生成H2O2也有较高的效能,主要是因为其分子结构中具有富电子作用的吲哚环结构存在,这致使其ΦH2O2达到了5.23×10-5,比拥有酚羟基结构的酪氨酸还高。因此色氨酸具有特殊性,在三种芳香族氨基酸中同时有最高的1O2和H2O2的生成能力。苯丙氨酸的ΦH2O2最低,但是其Φ×OH却是检测样品中最高的,这表明苯丙氨酸生成羟基自由基的主要途径不是H2O2分解产生,而是来源于其他途径。五种样品溶液生成羟基自由基的效能和E2/E3具有较好的负相关性。检测光敏生成的三种活性氧中,H2O2的留存时间最长达到了两天以上;·OH的氧化性最强,自然界中仅次于氟;但是从光敏反应产物检测结果来看,1O2稳态浓度最高,因此芳香族氨基酸发生光敏反应生成的活性氧主要是单线态氧。而浓度对光敏生成1O2有一定影响,在低浓度下,1O2生成速率随TOC浓度增加而升高。
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