多溴联苯醚（PBDEs）还原降解及其定量结构—性质关系（QSPR）研究

发布时间：2017-09-15 12:36

  本文关键词：多溴联苯醚（PBDEs）还原降解及其定量结构—性质关系（QSPR）研究

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【摘要】：多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)有209种同族体,是一类新型的持久性有机污染物(persistent organic pollutants,POPs),作为一种添加型阻燃剂被广泛应用于电器制造、泡沫、纺织、家居用品、交通、室内装潢中。随着电子电器等的大量废弃,环境中的PBDEs含量逐年升高。不仅在水体、大气、土壤中被检测出来,在各级食物链中也有发现。因此,除去环境中的PBDEs已经成为迫切需要解决的问题。本研究主要探讨零价铁、负载型零价铁及好氧、厌氧微生物对PBDEs还原降解效果,以期为实际工程应用提供参考。定量结构-性质关系(quantitative structure-property relationship,QSPR)方法,是通过理论计算方法与各种统计分析工具的结合来研究系列化合物的结构与其生物学性质和各种理化性质之间的定量函数关系。在本研究中,主要采用偏最小二乘回归(PLSR)、多元线性回归(MLR)、主成分分析-多元线性回归分析(PCA-MLR)和误差反向传播神经网络(BP-ANN)四种方法将十四种BDE同系物的量子化学参数和从前人研究中获得的反应速率常数的对数建立QSPR模型。主要研究结论如下:(1)测定了百花湖十六个采样点八种BDE同系物的含量。三溴联苯醚(BDE-28)、四溴联苯醚(BDE-47)、五溴联苯醚(BDE-99和BDE-100之和)、六溴联苯醚(BDE-153和BDE-154之和)、七溴联苯醚(BDE-183)和十溴联苯醚(BDE-209)含量分别为:nd-14.443 ng/g,0.554-30.011 ng/g,0.0526-14.226 ng/g,nd-8.773 ng/g,nd-11.101 ng/g和nd-22.350 ng/g。PBDEs总质量浓度范围为0.774-100.903 ng/g,平均为20.461 ng/g,各类BDE同系物的检出率为43.75%-100.00%,其中BDE-28,-47,-99和-100是百花湖沉积物中的优势同系物。与其他地方表层沉积物PBDEs含量相比,百花湖表层沉积物中PBDEs污染水平较高,应当引起足够的重视。(2)制备了零价铁(ZVI)、活性炭负载零价铁(ZVI/AC)和阳离子交换树脂负载零价铁(ZVI/IER),并对其降解BDE-47的效果进行了研究。结果表明:制备的零价铁粒径范围为90 nm-400 nm,属于微米级。四种不同物质对BDE-47的还原降解能力依次为ZVI/ACZVI/IERZVI太阳光,且这四种BDE-47降解反应均符合伪一级动力学。(3)筛选培养了好氧微生物和厌氧微生物并研究了其对BDE-47和BDE-99的还原降解效果。好氧菌降解BDE-47和BDE-99的能力大于厌氧菌的降解能力,好氧菌和厌氧菌降解BDE-47的速率均大于其降解BDE-99的速率。微生物降解PBDEs的速率随着溴取代个数的增加而降低,此反应亦符合一级动力学。(4)采用DFT方法计算BDE-47和BDE-99在气相和溶剂化条件下的脱溴途径,其计算结果与实验室研究结果基本一致。说明量子化学计算可以补充说明实验研究,并在一定条件下对实验研究进行预测,减少实验成本和实验时间。(5)BDE同系物的QSPR最佳模型是log KSA= 0.001(±0.118)μ 29.547(±20.016)ELUMO 59.349(±15.367)EHOMO+0.065(±0.205)NBr 19.301(±3.678)。在QSPR模型中,除MLR外,BP-ANN、PCA-MLR和PLSR方法都能很好地描述和预测BDE同系物的log KSA,其中BP-ANN方法具有最好的描述能力和预测效果。
【关键词】：多溴联苯醚 零价铁 微生物 还原降解 定量结构-性质关系
【学位授予单位】：贵州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O625
【目录】：

• 摘要5-8
• Abstract8-12
• 第一章 综述12-32
• 1.1 多溴联苯醚的概述12-23
• 1.1.1 PBEDs的理化性质12-13
• 1.1.2 PBEDs的应用13-14
• 1.1.3 PBEDs在环境中的分布14-16
• 1.1.4 PBEDs的毒性16-17
• 1.1.5 PBEDs相关措施17
• 1.1.6 PBEDs降解方法17-19
• 1.1.7 PBEDs常用萃取方法19-20
• 1.1.8 PBEDs常用检测方法20-23
• 1.2 零价铁概述23-27
• 1.2.1 ZVI的性质23-24
• 1.2.2 ZVI的制备24-27
• 1.3 定量结构-性质关系27-30
• 1.3.1 定量结构-性质关系概述27
• 1.3.2 QSPR模型建立方法27-29
• 1.3.3 QSPR模型检验统计量29
• 1.3.4 量子化学参数29-30
• 1.4 研究的目的及意义30-31
• 1.5 研究的主要内容31-32
• 第二章 样品采集与分析方法32-39
• 2.1 材料与方法32
• 2.1.1 主要实验仪器32
• 2.1.2 主要实验试剂32
• 2.2 百花湖概况32-33
• 2.3 采样点选择33
• 2.4 分析方法33-38
• 2.4.1 表层水样理化性质测定33-34
• 2.4.2 孔隙水部分理化性质的测定34
• 2.4.3 表层沉积物各项指标的测定34-36
• 2.4.4 BDE-47 降解研究36-37
• 2.4.5 微生物的筛选37-38
• 2.4.6 微生物降解PBDEs38
• 2.4.7 PBDEs含量的测定38
• 2.5 DFT方法计算PBDEs脱溴途径及量子化学参数的选择38-39
• 第三章 百花湖理化指标分析39-46
• 3.1 百花湖表层水理化指标分析39
• 3.2 百花湖孔隙水部分理化指标分析39-41
• 3.3 百花湖表层沉积物中微生物含量分析41-42
• 3.4 百花湖表层沉积物中PBDEs相关分析42-46
• 3.4.1 PBDEs含量42-43
• 3.4.2 PBDEs与重金属含量相关性分析43-46
• 第四章 PBDEs还原降解及其QSPR研究46-58
• 4.1 BDE-47 和BDE-99 降解研究46-50
• 4.1.1 表征制备的ZVI46
• 4.1.2 太阳光、ZVI、ZVI/ AC和ZVI/IER降解BDE-47 及其动力学方程46-48
• 4.1.3 微生物降解BDE-47 和BDE-99 及其动力学方程48-50
• 4.2 DFT方法研究BDE-47 和BDE-99 的脱溴途径50-52
• 4.3 BDE同系物的QSPR研究52-58
• 4.3.1 QSPR模型参数的选择52-53
• 4.3.2 QSPR模型分析53-58
• 第五章 结论和建议58-60
• 5.1 结论58-59
• 5.2 建议59-60
• 参考文献60-69
• 致谢69-70
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果70-71

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 董洪梅;魏东洋;万大娟;孙云娜;许振成;;多溴联苯醚的环境行为及其降解研究进展[J];安徽农业科学;2012年17期

2 赵高峰;周怀东;付玉芹;赵月前;蒋金杰;蔡伟伟;鲁晓红;杨小满;;白洋淀表层沉积物中的多卤代芳烃及其潜在风险[J];中国工程科学;2010年06期

3 何卫红;何平;张明;夏涛;陈学敏;王爱国;;2,2’,4,4’-四溴联苯醚对原代新生大鼠海马细胞氧化应激、DNA损伤和凋亡的影响[J];环境与健康杂志;2007年01期

4 邱心泓;方战强;;修饰型纳米零价铁降解有机卤化物的研究[J];化学进展;2010年Z1期

5 武俐;佘加平;赵同谦;王晴晴;徐莉莉;;负载型纳米Fe与负载型纳米Fe-Ni降解甲基橙的对比研究[J];环境科学学报;2013年06期

6 杨华云;吕伟;季天嘉;李宸;李伟东;袁合金;;椒江中下游沉积物中多溴联苯醚的分布特征[J];杭州师范大学学报(自然科学版);2014年02期

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本文编号：856602