溶解性有机质光致生成活性物种机理及量子产率的定量构效关系模型研究

来源 :东北师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zsj1502
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
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。
其他文献
由于石油重质化及劣质化趋势日益加剧且车用燃料的环保法规日益严苛,重油高效转化及清洁燃料生产成为炼油行业的关键课题之一。重油加氢处理技术由于产品收率高且质量好,已成
近年来,镁合金优异的生物相容性使得其在生物医学外科植入物材料方面具有广泛的应用前景。本研究以与骨骼密度接近的Mg-Zn-Ca作为基体,添加对人体无害的Sn元素进行合金化,制
水稻是我国最主要的粮食作物之一,种植面积和产量在我国粮食作物中位居首位。目前我国水稻育种研究方向由过往的高产追求逐步向优质高产并重过渡,同时,大力倡导“高产、高效、安全”的绿色栽培管理模式。本研究主要针对新选育的11个不同中稻品种产量和品质的差异进行比较,并初步探索了减量30%施肥对不同中稻品种在产量、品质、株高等方面的影响,以期为优良品种选育和节肥高效栽培技术研究提供理论依据。主要结果如下:(1
随着航空航天、汽车、电子、军工等领域的快速发展,具备结构功能一体化的B4CP/Al复合材料越来越受到研究人员们的广泛关注。传统高含量微米B4CP增强体在提高B4CP/Al复合材料
管道存在有几处压气站处管地电位(PSP)失常的现象,尤其在地磁扰动发生时,管道PSP失常幅度最为剧烈。这种现象使管道的寿命受到影响,同时也使得管道的正常运行受到干扰。本文
当前,我国正处于专利法第四次修改的背景之下,专利法第四次修改草案送审稿第一次规定了专利当然许可制度。引入专利当然许可制度其主要目的在于解决专利许可供需信息不对称、
海洋石油工业的发展逐步从浅水延伸到超深水,伴随着水下装备重量、尺寸、结构等的不断增加,滑轮安装法作为超深水安装水下装备的方法之一,因具有承载性能更好、适应性水深更
近些年以来,国内围绕着商标俗称的纠纷相继出现。从一系列典型案例中可以看出,当原商标权人将自身的产品投放到市场上之后,社会公众出于形象简捷表达之目的,针对原商标权人的
聚类算法是一种无监督的算法,它在没有教师信号的情况下对数据进行分类。支持向量聚类算法的优势是:对于任意形状和数目的数据集理论上可以通过调节核函数的参数识别任何形状的簇;它对噪声数据点不敏感,可以避免噪声数据对结果的影响;它利用核函数把数据映射到特征空间中,解决了线性不可分的问题。支持向量聚类算法的高耗费和低性能成为了它的短板。本文在原有支持向量聚类算法基础上在以下两部分进行改进:1、在目标函数训练
三元硫化物半导体纳米材料展现出丰富的组分、结构和性能以及多领域应用前景。目前针对此类材料的理性设计及可控合成,机遇与挑战并存,特别是一维线状、棒状纳米结构的制备难