海水中锰的光化学研究

发布时间：2020-05-05 11:35

【摘要】：锰是海水中重要的微量营养元素之一，由于其在光合作用方面(在光反应体系中作为一种还原催化剂)、在有氧呼吸产生的氧化物的去毒方面和在生产ATP(三磷酸腺苷)方面的作用，使其在生物学上占有重要地位，成为生物生长所必需的微量营养元素。水体中的锰只有可溶态的能被生物吸收。天然海水中，在pH约为8.0和pE约为12.5的条件下，锰的热力学稳定状态为Mn(Ⅳ)，不溶于海水。研究表明，锰除了以微生物为媒介发生直接或间接还原外，在表层海水中的MnO_x还能通过海水中溶解有机物发生光化学还原，，这对维持透光层中锰以溶解还原态的形式存在，增大对浮游植物的供给有着重要意义。因此，研究锰的光还原反应具有较高的理论意义和现实意义。本论文研究了不同条件下水体中锰的光化学还原反应过程，主要实验结果如下： 1、建立了水体中痕量锰的新的分析方法，以8-羟基喹啉作为络合剂，C_(18)固相键合硅胶富集，甲醇洗脱，火焰原子吸收法测定水体中的痕量锰，并对其测定的最佳条件进行了确定。常温下，测定结果良好，不受水体中有机物的影响，检出限为0.03×10~(-6)mol／L(3σ)，线性范围为0.50×10~(-6)mol／L～5.00×10~(-6)mol／L，富集倍数(EF)为24。 2、对锰的光还原反应的影响因素进行了讨论，实验结果表明：锰的光还原反应主要通过有机物为媒介进行，光强、有机物的种类和浓度、体系介质和pH值都会对反应速率产生影响。 (1)对实验中选用的3种氨基酸(甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸)，反应速率随氨基酸浓度的增大而增大，对其余的5种有机羧酸(酒石酸、己二酸、丁二酸、丙二酸、苹果酸)则无确定的影响规律； (2)当8种有机物浓度较低(1.00×10~(-5)mol／L，2.00×10~(-5)mol／L)时，在含不同有机物的反应体系中，锰的光还原反应速率的递减顺序为：酒石酸＞苹果酸＞天冬氨酸＞丙二酸＞己二酸≈丁二酸≈甘氨酸≈丙氨酸，当有机海水中锰的光化学研究物浓度增至5.oox 10‘smol几时，在含不同有机物的反应体系中，锰的光还原反应速率的递减顺序为:天冬氨酸酒石酸丙二酸丙氨酸、甘氨酸苹果酸己二酸丁二酸; (3)除苹果酸外，其余7种有机物体系中的反应速率均随光强的增加而增加; 降低体系的pH值也会提高锰的光化学还原反应速率。即光强的增加和体系pH值的降低都有利于反应的进行; (4)通过在不同介质进行对比实验可知，不同介质中反应速率的变化为:去离子水人工海水天然海水: (5)在体系分布均匀的前提下，搅拌速率的大小对锰的光还原反应几乎不产生影响。 3、对锰的光还原反应的动力学进行了初步的研究，表明锰的光化学反应符合零级动力学反应规律，反应速率常数的变化规律与反应速率的变化规律一致。 4、通过对影响因素的分析，认为当有机物浓度高时，锰的光化学还原反应过程通过以下途径发生:有机物在MnO、的吸附，有机物吸收光子发生光反应， MnO、与被吸附的有机分子间发生电荷转移反应，MnO、得到电子被还原;有机物浓度低时，除通过上述途径发生反应外，还可通过下述途径发生反应: 有机物吸收光子发生光反应，电子由光激发有机物向氧气转移生成过氧离子，电子在过氧离子和Mno、间发生转移，MnO、被还原。 5、论文还讨论了锰的光还原反应对水体中酚类的光化学降解反应的影响，反应对不同的酚类有机物的光降解的影响有所不同，对邻硝基苯酚的光降解几乎无影响，对对甲基苯酚的光降解起抑制作用，对2，4一二硝基苯酚的光降解则起促进作用。
【学位授予单位】：中国海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：P734.3

【参考文献】