畢業(yè)設計（論文）-多環(huán)芳烴—芘的光降解動力學研究

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1、青島科技大學本科畢業(yè)設計（論文）前言多環(huán)芳烴是指分子中含有兩個或兩個以上苯環(huán)的碳氫化合物，多環(huán)芳烴是一類具有很強致癌性，致突變性和致畸性的環(huán)境污染物，具有低水溶性、高辛醇-水分配系數(shù)、高沉積物-水分配系數(shù)和較低的蒸汽壓等特點。它可以通過大氣沉降、城市污水排放以及雨水沖刷作用進入水體，對整個生態(tài)系統(tǒng)的健康造成威脅，水體中多環(huán)芳烴呈3種狀態(tài)：吸附于顆粒物、溶解態(tài)、懸浮態(tài)，是環(huán)境污染中最重要的檢測項目之一，其已越來越受到人們的重視。多環(huán)芳烴大多是石油，煤等化石燃料以及木材，天然氣，有機高分子化合物等含碳氫化合物的物質(zhì)經(jīng)不完全燃燒或在還原性氣氛中經(jīng)熱分解而生成的，

2、根據(jù)其形成的形式不同，一般分為天然源和人為源兩種，環(huán)境中多環(huán)芳烴的天然來源主要是陸地和水生生物的合成、森林和草原火災、火山爆發(fā)等；人為源是環(huán)境中多環(huán)芳烴的主要來源，包括化學工業(yè)污染源、交通運輸污染源、生活污染源和其他人為源。因此，人類的外環(huán)境如大氣，水體和土壤中均不同程度的存在多環(huán)芳烴。降解多環(huán)芳烴的方法有很多，常規(guī)方法有物理方法，化學方法等，物理法和普通的化學方法不僅降解的效果差，效率低，而且降解產(chǎn)物不徹底，光氧化法的降解效率高，產(chǎn)物穩(wěn)定，具有很好的實際應用價值。在光氧化過程中，水中的多環(huán)芳烴是在光誘發(fā)所產(chǎn)生的單線態(tài)氧、臭氧或羥基游離基的作用下發(fā)生氧化降

3、解的。光化學氧化法法即在實驗室條件下用水萃取溶解在正己烷中的多環(huán)芳烴，通過置換溶劑，在氣相色譜儀中出峰，計算萃取效率并得到最高效率時的實驗條件；用氙燈模擬自然光對多環(huán)芳烴進行光照實驗，在室溫下分別控制光照強度和時間，觀察其對光降解程度的影響，在上述最高萃取效率的實驗條件下，用氣相色譜儀出峰，可發(fā)現(xiàn)隨著光強和時間的遞進，降解程度越來越大，一定時間后基本上不再降解。本實驗旨在觀察在實驗室中水萃效率最高時的實驗條件以及在實驗室控制的條件下多環(huán)芳烴降解的半衰期。1文獻綜述35青島科技大學本科畢業(yè)設計（論文）1.1研究意義1.1.1多環(huán)芳烴概述PAHs(PAHs)是

4、指含有兩個或兩個以上的苯環(huán)以鏈狀、角狀或串狀排列組成的稠環(huán)化合物，包括萘、蒽、菲、芘等300余種化合物。英文全稱為polycyclicaromatichydrocarbon，簡稱PAHs[1]。有些多環(huán)芳烴還含有氮、硫和環(huán)戊烷，常見的多環(huán)芳烴具有致癌作用的多環(huán)芳烴多為四到六環(huán)的稠環(huán)化合物。國際癌研究中心（IARC）（1976年）列出的94種對實驗動物致癌的化合物。其中15種屬于多環(huán)芳烴，由于苯并[a]芘是第一個被發(fā)現(xiàn)的環(huán)境化學致癌物，而且致癌性很強，故常以苯并(a)芘作為多環(huán)芳的代表，它占全部致癌性多環(huán)芳烴1%-20%。。具有蒸氣壓小及辛醇一水分配系數(shù)高的

5、特點，因而進環(huán)境后會長期滯留，并且由于其中一些具有強烈的致癌、致突變性及內(nèi)分泌擾亂作用，己被列為持久性有機污染物(POPs)，成為各國科學家的研究重點之一[2]。1.1.2多環(huán)芳烴的來源與危害人類活動特別是化石燃料的燃燒是環(huán)境中PAHs的主要來源。石油開采、化產(chǎn)品的生產(chǎn)過程和運輸過程中的泄漏使PAHs進入水體、土壤等自然環(huán)境;吸附于大氣顆粒物上的PAHs也可通過降水及沉降作用進入水體系統(tǒng)，使水體成為環(huán)境中PAHs的重要載體之一。有資料表明，在世界范圍內(nèi)每年大約有43000tPAHs釋放到大氣中，同時有230000t進入水環(huán)境[3]。近年來的調(diào)查表明，世界上

6、許多河流、海洋都普遍受到PAHs的污染[4]。我國人口眾多，目前又處于經(jīng)濟高速增長時期，能源消耗量大，礦物燃料的燃燒，工業(yè)及石油廢水的排放，使得水體中的PAHs污染問題很突出。近年來，有關地面水中PAHs污染現(xiàn)狀研究報道逐漸增多，在我國長江、黃河、珠江、遼河、黃海等各大水體水相和表層沉積物中均有PAHs的檢出報告[5-8]。目前通過研究發(fā)現(xiàn)PAHs對生物體的遺傳學影響主要有三個方面，即“三致”毒性[9-11]：①致癌性化合物的致癌機理:直接致癌和誘導致癌。直接致癌是指化合物進入有機體后直接作用于DNA,RNA35青島科技大學本科畢業(yè)設計（論文）或蛋白質(zhì)等生

7、物大分子而產(chǎn)生腫瘤。誘導致癌是指化合物進入生物體后，經(jīng)過一系列代謝轉(zhuǎn)化過程，誘導產(chǎn)生致癌活性物質(zhì)，再與生物靶分子作用而產(chǎn)生癌變腫瘤。許多實驗證明，PAHs并不是直接的致癌物，需要經(jīng)過細胞微粒體中混合功能氧化酶的作用后才有致癌性[12]。PAHs在體內(nèi)代謝過程中可轉(zhuǎn)化為多種中間產(chǎn)物，如苯并[a]花可在細胞體內(nèi)轉(zhuǎn)化為7,8一二氫二醇-9,10-環(huán)氧化物[13-15]。這些中間產(chǎn)物多為活性非常高的親電化合物，可與DNA大分子相互作用，形成各種類型的DNA損傷如加合物形成、鏈斷裂、堿基的非正?；瘜W修飾和缺失，當這種帶有錯誤信息的DNA在細胞中潛伏下來，就會將錯誤信

8、息帶到正常的DNA分子上，導致基因突變，從而引發(fā)了整個細胞的癌變。