雌二醇在海水消毒过程中的转化机制及副产物的控制研究
发布时间：2020-04-09 10:16
【摘要】：环境雌激素(EEs)的残留不仅会引发水体污染,在水体进行氯化消毒时,还难以避免的与消毒剂反应生成EEs基消毒副产物(DBPs),产生二次污染。饮用水中EEs作为Cl-DBPs前体物的研究已见报道,但对于含有Br-的水体如海产养殖水,在氯化消毒时EEs将产生毒性更强的新型Br-DBPs。本文主要研究了 17β-雌二醇(E2)在海水氯化消毒过程与消毒剂NaCIO相互作用后的转化,包括反应动力学、E2反应活性位点、转化途径、生成的Br-DBPs的产物结构和形成机理和生物毒性进行分析;利用QSAR模型分析揭示以EEs为前体物的卤代DBPs的生物毒性;并利用紫外激活过硫酸盐(UV/PS)高级氧化技术降解E2以控制DBPs的生成。研究表明:(1)在不同水环境中的E2和NaCIO反应过程中,E2的降解速率与初始pH值和水样类型有关,在淡水、海产养殖水和海水中,反应速率常数分别为0.133 min-1、2.067 min-1和2.592 min-1。产生上述现象的原因是由于三种水中溴离子(Br-)的浓度不同造成的,Br-能促进NaCIO与E2反应。此外,Br的存在也可能导致溴代DBPs(Br-DBPs)的形成。实验探究了反应中生成的DBPs、E2上的反应中心位点和以及对E2转化过程进行了探索。实验观察到7个卤代DBPs,其中包括3个氯化DBP。(Cl-DBPs)和4个Br-DBPs。研究发现E2的反应活性位点是五元环和苯环上苯酚位置的邻位C9-C10位点。(2)以logKow做为参数指标来构建的QSAR模型证明Br-DBPs中当化合物结构相似时随着卤素原子个数的增加,化合物生物毒性增加。采用化合物的log BCF值作为预测指标使用EPI-suite模拟测定实验中所得的E2卤代DBPs中Br-DBPs的生物毒性大于其氯代相似物。(3)反应体系的pH会影响UV/PS降解E2的速率,在中性条件下降解速率最快,过碱或过酸都会抑制反应的进行;而在水体中的阴离子如Br-,Cl-会促进UV/PS降解E2的反应,HCO3对反应有一个抑制作用,SO42-和阳离子(Na+,Mg2+,K+)对降解速率基本无影响;在半咸水和淡水中都检测到了相同的中间产物,且UV/PS降解E2同时是一个矿化过程,在反应8h时矿化率可达到90.97%;UV/PS体系中E2主要通过加羟基、脱氧加氢等反应被降解,E2反应位点主要位于苯环上,主要有五元环上羰基化,C10和C5之间的键断裂导致脱去苯环以及C2和C3位点羧基化等反应;在卤素离子存在时,UV/PS降解E2的过程中不会产生卤代DBPs;UV/PS体系中存在的E2可以抑制溴酸盐的生成,证明UV/PS相对于传统氯化消毒是一种安全可靠的降解E2的方法。
【图文】：
辛醇－水分配系数（Ｋｏｗ）和较差的可生化性，属于雌性化作用最强的天然雌激素之一，逡逑而成为被研究最多的内源性干扰物。Ｅ２亦称“动情素”，其分子式为Ｃ１８Ｈ２４０２邋（结逡逑构式如图１－１），Ｅ２能促未成年女子的第二性征的发育和性器官的最后形成，对成年逡逑女子作用除可以保持上述第二性征外还能使其子宫内膜发生一系列的变化，产生周逡逑期性月经。在应用方面，Ｅ２可以作为药剂补充雌激素不足和治疗晚期前列腺癌。逡逑－１０－逡逑
亡。研宄表明次氯酸钠是一种广谱、安全的消毒剂，消毒效果比液氯更为理想。逡逑３．１邋Ｅ２与ＮａＣＩＯ的反应动力学逡逑３．１．１不同消毒水体对反应动力学的影响逡逑实验研究了淡水（Ｃ「：邋Ｏｇ／ＬＢｒ＂：邋Ｏｍｇ／Ｌ）、半咸水（Ｃｆ：邋ＧＡｇ／ＬＢｒ＇邋２２ｍｇ／Ｌ）和逡逑咸水（Ｃｆ：邋１９ｇ／ＬＢｒ＿：邋６５ｍｇａ／Ｌ）对Ｅ２与ＮａＣＩＯ反应速率的影响，本文对Ｅ２在上述逡逑三种水环境中的ＮａＣＩＯ氧化进行了对比实验研[偂Ｓ赏迹担欤ǎ幔┛杉狈从校担恚椋铄义显诎胂趟拖趟械模牛簿图负醴从ν耆耸痹诘腥涌梢约觳獾剑保保担恚纾体义系模牛玻渲钡椒从校欤韬蟛盼薹斐觥＝峁砻鳎谩负停拢椋反俳隋澹牛埠停危幔茫桑襄义系姆从ΑＭ迹担欤ǎ猓┍砻鳎牛苍谌植煌肪诚碌姆从λ俾首裱合趟景胂趟镜义系墓媛桑直鹞海玻担梗插澹恚椋睿薄ⅲ玻埃叮峰澹恚椋睿卞搴湾澹埃保常冲澹恚椋睿薄ｅ义希常板邋五邋五义希ā辏欤╁巍ⅲ保ⅲⅲ保狻觯Вⅲ保ⅲВ
本文编号：2620625
【图文】：
辛醇－水分配系数（Ｋｏｗ）和较差的可生化性，属于雌性化作用最强的天然雌激素之一，逡逑而成为被研究最多的内源性干扰物。Ｅ２亦称“动情素”，其分子式为Ｃ１８Ｈ２４０２邋（结逡逑构式如图１－１），Ｅ２能促未成年女子的第二性征的发育和性器官的最后形成，对成年逡逑女子作用除可以保持上述第二性征外还能使其子宫内膜发生一系列的变化，产生周逡逑期性月经。在应用方面，Ｅ２可以作为药剂补充雌激素不足和治疗晚期前列腺癌。逡逑－１０－逡逑
亡。研宄表明次氯酸钠是一种广谱、安全的消毒剂，消毒效果比液氯更为理想。逡逑３．１邋Ｅ２与ＮａＣＩＯ的反应动力学逡逑３．１．１不同消毒水体对反应动力学的影响逡逑实验研究了淡水（Ｃ「：邋Ｏｇ／ＬＢｒ＂：邋Ｏｍｇ／Ｌ）、半咸水（Ｃｆ：邋ＧＡｇ／ＬＢｒ＇邋２２ｍｇ／Ｌ）和逡逑咸水（Ｃｆ：邋１９ｇ／ＬＢｒ＿：邋６５ｍｇａ／Ｌ）对Ｅ２与ＮａＣＩＯ反应速率的影响，本文对Ｅ２在上述逡逑三种水环境中的ＮａＣＩＯ氧化进行了对比实验研[偂Ｓ赏迹担欤ǎ幔┛杉狈从校担恚椋铄义显诎胂趟拖趟械模牛簿图负醴从ν耆耸痹诘腥涌梢约觳獾剑保保担恚纾体义系模牛玻渲钡椒从校欤韬蟛盼薹斐觥＝峁砻鳎谩负停拢椋反俳隋澹牛埠停危幔茫桑襄义系姆从ΑＭ迹担欤ǎ猓┍砻鳎牛苍谌植煌肪诚碌姆从λ俾首裱合趟景胂趟镜义系墓媛桑直鹞海玻担梗插澹恚椋睿薄ⅲ玻埃叮峰澹恚椋睿卞搴湾澹埃保常冲澹恚椋睿薄ｅ义希常板邋五邋五义希ā辏欤╁巍ⅲ保ⅲⅲ保狻觯Вⅲ保ⅲВ
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