摘要: 多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs)是一类半挥发性有机污染物，大气环境中的PAHs主要来自化石燃料和生物质的不完全燃烧，同时以气相和颗粒相的形式存在。因PAHs本身具有较强的紫外光吸收能力，直接光解是大气环境中的PAHs重要去除方... 展开 多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs)是一类半挥发性有机污染物，大气环境中的PAHs主要来自化石燃料和生物质的不完全燃烧，同时以气相和颗粒相的形式存在。因PAHs本身具有较强的紫外光吸收能力，直接光解是大气环境中的PAHs重要去除方式之一。当吸附了PAHs的气溶胶颗粒物处于高湿环境中时，水汽凝结而在颗粒质点外围包裹形成水膜，即大气凝结水(Atmospheric Condensed Water)。大气凝结水中因存在较高浓度的水溶性有机物和无机物，且能直接受太阳照射影响，其水相体系中PAHs的光解行为表现出明显不同于颗粒相PAHs的光解特征。对模拟大气凝结水环境中PAHs的光解行为进行研究，有助于增进对大气凝结水微环境中PAHs环境行为的了解，为PAHs大气环境行为的模拟研究提供参考。 蒽(Anthracene，Ant)、菲(Phenanthrene，Phe)和芘(Pyrene，Pyr)属于低分子量的PAHs，在水中的溶解度分别为1.000、0.045和O.130mg/L，且受光照影响显著。因此，本研究采用走马灯式的光催化反应装置（配300W的高压汞灯），模拟太阳光照射下(光照时长30min)Ant、Phe和Pyr的光解行为(初始浓度100μg/L)，通过调整模拟凝结水体系的酸度和Fe3+浓度，探讨环境共存物对Ant、Phe和Pyr光解的影响，获得如下结果: 1.Ant、Phe和Pyr在紫外光照射下均能发生直接光解，Ant的光解速率最大，其次是Phe、光解最慢的是Pyr，其光解速率分别为1.8404min-1，0.1548min-1，0.1037min-1;动力学分析表明，Phe和Pyr的光解遵循一级动力学方程，而Ant在水中的光解动力学曲线分为明显的两个阶段。 2.采用盐酸调节模拟体系的pH至2和4，与纯水对照组(pH=6.5)相比，酸度能够影响Ant、Phe和Pyr的光解速率;酸性增强显著加快了Pyr的光解，但抑制了Ant和Phe的光解速率，三种化合物的光解动力学曲线与对照组类似。 3.盐酸调节模拟体系至pH=2和pH=4时，FeCl3形式提供的Fe3+在水中能构成光芬顿体系，加快了Ant、Phe和Pyr的光解速率，而且酸性越强，芬顿体系对PAHs的促进作用越强;与同样酸度下不加Fe3+的纯水组相比，pH=2时芬顿体系中Phe和Pyr的光解速率分别提高了75％和55％，Ant在第二阶段的光解速率提高了115％。模拟体系中Fe3+浓度与Phe和Pyr光解速率之间呈线性关系，但Ant光解速率呈现先增后降的波动特征。以草酸酸化模拟体系，显示草酸能够抑制Ant和Phe的光解，却促进Pyr的光解;而草酸铁的加入，仅对Phe的光解有明显的促进作用。 4.收集厦门城区的PM2.5，采用其纯水提取液，模拟不同浓度的水溶性有机碳(Water Soluble Organic Carbon，WSOC)对PAHs光解的影响。随着WSOC浓度的增加，Ant和Phe的光解受到抑制，且光解速率呈线性降低;WSOC对Pyr的光解影响较小，浓度增加仅导致Pyr的光解速率略微增大。在模拟的大气凝结水环境中构建芬顿体系，显示Fe3+同样可以显著加速PAHs的光解，但其促进作用要比纯水体系的芬顿作用弱，推测PM2.5中WSOC的存在，一定程度上减弱了Fe3+的光催化作用。 5.对光解过程中产生的9，10-菲醌(9，10-Phenanthrenequinone)和1-羟基芘(1-hydroxypyrene)同步测量，发现紫外光照射下9，10-菲醌也能光解，PM2.5中的WSOC能够减缓9，10-菲醌的光解，但未检测出1-羟基芘。 6.综合分析，大气凝结水模拟体系中酸度和WSOC浓度增大，能加快Pyr的光解，但却抑制了Ant和Phe的光解，其环境意义表明在雾滴在老化过程中，随着水分蒸发，凝结水相的酸度和WSOC浓度增大，Ant和Phe大气寿命增加，环境健康风险增大;此外，含铁气溶胶表面的局部区域可形成光芬顿体系，促进PAHs的光解，使得PAHs大气寿命低于碳质气溶胶中的PAHs。 收起