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光化学降解是地表水中有机污染物主要的消除途径,溶解性有机质(DOM)在水中有机污染物的光降解过程中发挥重要作用。DOM吸收太阳光能量可产生多种光活性中间物种(PPRIs),如:激发三线态DOM(3DOM*)、单线态氧(1O2)、羟基自由基(?OH)等。这些PPRIs可与水中的天然物质或人为来源污染物反应。不同来源DOM的结构组分及理化性质存在明显差异,进而使得其生成PPRIs的产量各不相同。然而,DOM光敏化生成PPRIs的微观机制尚不清楚,不同基团对其光化学活性的贡献及其生成不同PPRIs能力的定量预测仍有待研究。本研究围绕DOM光敏化生成3DOM*、1O2和?OH的微观机制开展研究,通过测定具有不同结构的小分子类似物生成三种PPRIs的量子产率和稳态浓度,基于OECD导则构建可预测实际DOM生成3DOM*、1O2和?OH量子产率的QSAR模型,并进行机理解释,阐明DOM光敏化生成三种PPRIs的微观机理。主要结论如下:(1)DOM类似物的Φ3DOM*的范围为(0.05±0.01)×10-2至(13.52±1.23)×10-2,酮类物质的Φ3DOM*普遍较高。从DOM类似物的结构来看,羧基和羟基等复杂官能团会增加化合物的吸光能力,从而促进DOM向3DOM*的转换,以及之后1O2及其他活性产物的形成。并且DOM的组成中含有大量的芳香酮和醛类,它们对于紫外光有很强的吸收作用,外层价电子易于吸收光量子的能量由基态跃迁到激发态,产生能量较大的激发三线态。(2)DOM类似物的Φ1O2的范围为(0.54±0.23)×10-2至(62.03±2.97)×10-2,芳族酮类Φ1O2较高。从DOM类似物的结构来看,羰基的存在对DOM小分子类似物生成1O2起到了积极作用,1O2的产生另外还与DOM分子的疏水性相关,酮类物质生成活性物种的量子产率普遍高于醌类物质,且3DOM*量子产量较高的物质,1O2的量子产量也较高。(3)DOM类似物的Φ·OH范围为(1.01±0.33)×10-5至(59.02±1.43)×10-5。从DOM类似物的结构来看,分子的电负性对DOM小分子类似物生成·OH生成了积极作用,若是在得失电子的竞争反应中当得电子的反应较强时,DOM类似物生成·OH量子产率的值通常较小,在失电子反应占主导的情况下,DOM类似物生成·OH量子产率的值较大,·OH虽然也来源于3DOM*,但是生成更为复杂,与激发三线态和单线态氧量子产量的相关性均较差。(4)基于B3LYP/6-31G+(d,p)和极化连续积分模型(IEFPCM)对所有DOM类似物的3D结构进行优化,并利用计算所得的量子化学描述符和Dragon描述符,使用多元线性回归(MLR)的方法构建预测3DOM*、1O2、·OH三种光致活性物种量子产率的QSAR模型,所有模型均具有良好的拟合优度、优秀的稳健性和预测能力,可以准确的预测验证集中萨旺尼河富里酸(SRFA)和核黄素光致生成3DOM*、1O2、·OH的量子产率。本研究构建了可预测DOM光敏化生成3DOM*、1O2、·OH量子产率的QSAR模型,并阐明了DOM光敏化生成活性物种的内在机理。随着新的分析设备和方法的发展,对于不同来源DOM的详细结构测定变得更加准确,从而使DOM光致生成活性物种量子产率的预测更为准确,研究结果对深入认识DOM的光化学性质具有重要意义。