冰相中溶解性有机物对多环芳烃光降解的影响

With consideration of high contents of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and dissolved organic matter (DOM) in ice layer covering surface water in winter, as well as special medium where ice photochemical reactions take place, this program analyzes effects of content and structural characteristics of DOM on the photosensitive activity of DOM in ice. Impacts of content and structural characteristics of DOM on the promotion effect of 3DOM*, 1O2 and •OH produced by DOM on PAHs photodegradation in ice are studied. Promotion mechanism of DOM on PAHs photodegradation in ice is explored. Correlation between quenching effect of DOM on photodegradation of PAHs in ice and DOM content is examined. Effects of functional group characteristics of DOM on the binding of DOM and PAHs in ice and on the quenching effect of DOM in ice are investigated. Inhibition mechanism of DOM on PAHs photodegradation in ice is explored. Effects of pH, temperature and dissolved oxygen (DO) content on the photosensitive activity of DOM in ice are evaluated. Impacts of pH, temperature and DO content on the promotion effect of 3DOM*, 1O2 and •OH produced by DOM on PAHs photodegradation in ice are studied. Impacts of pH and temperature on quenching effect of DOM in ice are investigated. The research results are of important theory significance and practical value for accurate understanding of environmental behavior and fate of PAHs in water during frozen period and melt season, and for the scientific assessment of its ecological risk.

本项目针对冬季地表水体表面冰层中PAHs和DOM的含量较高，以及冰相光化学反应介质特殊的现实环境问题，分析DOM的含量和结构特性对冰相中DOM的光敏化活性，以及对冰相中DOM产生的3DOM*、1O2和•OH促进PAHs光解的效应的影响，揭示冰相中DOM对PAHs光解的促进机制；考察冰相中DOM对PAHs光解的淬灭效应与DOM含量之间的相关关系，分析DOM的官能团特性对冰相中DOM与PAHs的结合作用，以及对冰相中DOM的淬灭效应的影响，揭示冰相中DOM对PAHs光解的抑制机制；分析pH、温度和溶解氧含量对冰相中DOM的光敏化活性，以及对冰相中DOM产生的3DOM*、1O2和•OH促进PAHs光解的效应的影响，分析pH和温度对冰相中DOM的淬灭效应的影响。研究成果对于正确理解冰封期和融冰期水环境中PAHs的环境行为和归趋，以及科学评估其生态风险具有重要的理论意义和实用价值。

本项目针对冬季地表水体表面冰层中多环芳烃（PAHs）和溶解性有机物（DOM）的含量较高，以及冰相光化学反应介质特殊的现实环境问题，系统研究DOM的含量和结构特性，以及在不同的环境条件下其对水冰相中PAHs光降解的影响。研究结果表明，冰中菲的光降解率比水中高40%左右。DOM组分对冰中菲光降解的屏蔽效应和猝灭效应，分别占其抑制作用的3~12%和88~97%。DOM组分产生的单线态氧(1O2)和羟基自由基(•OH)对冰中菲光降解率的贡献率分别为9~31%和2~13%。DOM组分对冰中菲光降解的猝灭效应效应与其对菲的结合能力密切相关。蒽和芘在冰相中均可以发生直接光降解。不同来源的DOM对冰相中蒽和芘光降解的影响行为并不相同，水源DOM对冰相中蒽和芘光降解的影响程度小于陆源DOM。DOM对冰相中对蒽和芘光降解的抑制以光屏蔽效应为主。4种不同来源的DOM对冰相中蒽和芘光降解均产生淬灭效应，但淬灭程度相异。DOM对蒽激发态的淬灭程度高于其对芘激发态的淬灭程度。与DOM共存条件下冰相中芘的表观光解速率常数与DOM的SUVA值具有极显著正相关性(P<0.01)。在冰相和水相中，苊都可以直接进行光降解，SRNOM和UMRNOM均能促进苊的光解。在水相中，随着pH的升高，两种DOM的SUVA254、E2/E3、a254、a350与苊的表观光解速率常数（KOBS）均有上升，而DOM与苊的结合常数（KDOC）则呈现下降趋势。同时KOBS与KDOC、a350及SUVA254的均具有显著相关性。 而冰相中，KOBS和KDOC随pH的变化趋势与水相一致，但SUVA254、E2/E3、a254、a350没有明显变化趋势。KOBS和KDOC相比于水相也有明显下降。此外，冰相中的KOBS仅与KDOC存在显著相关，而与其他参数均无相关性。苊在冰中的光降解速率常数与在液态水中的光降解速率常数无显著差异(p>0.05)。在水相和冰相中DOM对苊光降解动力学有相当大的影响，即使在很低的DOC浓度下(0.1mg/L)。3种DOM的对苊光降解的影响均为抑制作用。DOM对苊在水相和冰相中的光降解动力学具有相似的影响。DOM的来源对苊的光降解影响不大，尤其是在冰中。无论是在液态水还是在冰中，DOM浓度对苊的光降解速率常数都没有显著影响。发表论文9篇，其中6篇被SCI收录。培养硕士8名。