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环境介质中多氯联苯的检测及光致降解理论研究

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文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 多氯联苯简介

1.2.1 多氯联苯结构

1.2.2 多氯联苯同系物分类研究

1.2.2 多氯联苯的理化性质

1.2.3 多氯联苯的环境行为特征

1.3 多氯联苯的生产及来源

1.4 国内外多氯联苯在环境中的分布情况

1.4.1 水环境

1.4.2 大气环境

1.4.3 土壤环境

1.5 国内外多氯联苯处理、处置方法

1.5.1 封存、填埋法

1.5.2 高温焚烧

1.5.3 超临界水氧化(SCWO)

1.5.4 溶解电子技术(SoLVTM)

1.5.5 化学还原技术

1.5.5 光化学降解

1.5.7 微生物降解

1.6 论文选题的目的、内容和技术路线

1.6.1 论文选题目的

1.6.2 研究内容

1.6.3 技术路线

第二章 实验流程

2.1 样品采集

2.2 实验仪器与试剂

2.3 样品前处理

2.4 色谱分析

2.4.1 类二噁英类多氯联苯仪器分析

2.4.2 阻转类手性PCBs对映体分析

2.5 质量保证和质量控制(QA/QC检验)

第三章 济南市区道路尘多氯联苯污染组分特征分析

3.1 DL-PCBs的气相色谱GC/ECD的分析方法

3.2 PCBs分析方法的质量保证和质量控制

3.2.1 方法精密度分析

3.2.2 方法准确度分析

3.2.3 方法空白和空白加标

3.2.3 仪器绝对检测限和方法检测限

3.3 济南市区道路尘DL-PCBs总含量分布特征

3.4 济南市区DL-PCBs同系物组分残留现状

3.5 济南市区DL-PCBs毒性当量分析

3.6 结论

第四章 济南郊区土壤中多氯联苯组分特征分析

4.1 济南郊区土壤中DL-PCBs总含量分布特征

4.2 济南郊区土壤中DL-PCBs同系物组分残留现状

4.3 济南郊区DL-PCBs毒性当量分析

4.4 济南郊区土壤中阻转类手性PCBs含量分析

4.5 济南郊区土壤中阻转类PCBs的分布情况

4.6 小结

第五章 济南地区地区多氯联苯污染类型与来源

5.1 主成分特征值分析

5.2 主成分组成分析

5.3 DL-PCBs污染的来源分析

5.4 小结

第六章 三氯杀螨醇光降解机制研究

6.1 理论基础

6.1.1 光解作用

6.1.2 量子化学与高斯(GAUSSIAN)程序简介

6.2 实验部分

6.3 结果与讨论

6.3.1 前线电子密度分析

6.3.2 键解离能

6.3.3 羟基诱导机制

6.4 小结

结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间论文发表及科研情况

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摘要

多氯联苯(简称PCBs)是典型的持久性有机污染物,其污染呈现出区域性、多介质性的特点,对人类健康和生态安全构成潜在威胁。中国有长期的PCBs生产和使用历史,集中在七八十年代。虽然今天商业上不再生产多氯联苯,但在世界上许多的电器系统和生态系统中仍然有多氯联苯。由于PCBs相当稳定不易降解,在未来的很多年里,多氯联苯会长期存在于环境中。而目前对环境中PCBs污染状况研究还不是很全面,因此有必要对济南地区环境介质中PCBs组分特征和来源进行分析研究,所得结果有利于准确评价PCBs对济南地区生态环境安全的影响,对探索具体的治理方法和制定相关环境政策具有重要意义。
   在209种多氯联苯同系物中,我们将具有单邻位或无邻位氯取代的共平面结构PCBs称为类二噁英类多氯联苯(DL-PCBs),属于毒性最强的一组同系物,共包括12种。
   本论文在济南市区主要道路(高速公路、主要干道、支路)的十字路口区布点,采取道路尘样品10个,选取章丘、济阳、商河、长清、历城和槐荫区12个采样地点,采集表层土壤样品12个。实验室分离提取目标物,用气相色谱.电子捕获器(GC-ECD)方法分析了济南地区道路尘和土壤中毒性较高的12种DL-PCBs的残留情况,分析样品中DL-PCBs的含量、组成以及分布情况检测结果表明:
   (1)济南市道路尘中12种DL-PCBs中除了同系物PCB189未被检出外,其它11种DL-PCBs在各样品均有检出,样品中可检出的12种DL-PCBs残留总浓度在0.20~22.84ng/g干重之间,平均浓度为5.069ng/g干重。其毒性当量(TEQ)值在0.050~17.100pg/g干重之间。对同系物平均残留百分含量分析可知同系物PCB81百分含量与同系物PCB77百分含量相当,其他同系物检出量大小依次为PCB123>PCB167>PCB156>PCB157>PCB118,PCB81检出率最高。道路尘中DL-PCBs以非邻位氯取代的剧毒类二噁英类PCBs含量相对较大。
   (2)济南地区采样点土壤中均有DL-PCBs检出,除PCB169和PCB189之外,其它10中PCBs均有检出。残留总量在0.02~0.63ng/g干重之间,平均含量为0.10 ng/g。最高值出现在长清区归德乡。12种DL-PCBs含量检出几率较高的三种分别为PCB114>PCB77>PCB167。12种DL-PCBs总TEQ在0.0020~0.111 pg/g干重之间。
   (3)另外,对土壤中四种具有手型结构的阻转类多氯联苯(PCB95、PCB132、PCB149、PCB174)检测结果发现,七氯取代PCB174的两种手性异构体未检测到,其它三种同系物的手性结构同系物均有检出,平均含量为0.49ng/g,残留总量在0.192~1.253ng/g干重之间。四种阻转类手性PCBs含量最高的是PCB95-2,其次是PCB132-2,PCB149-1。由于部分采样点阻转类PCB的两种手性结构异构体差异较大,致使分布两种异构体在土壤中的含量呈现不均衡现象。
   (4)应用主成分分析法得到土壤和道路尘中DL-PCBs主成分特征曲线,得出土壤中含4个主成分,道路尘含3个主成分。通过对DL-PCBs同系物相对含量和不同氯代数同系物相对含量特征的比较分析,判断济南地区土壤和道路尘中PCBs主要污染类型为Arocfor1242,1248,1254,来源可能与电力设备绝缘油以及工业生产有关。
   (5)本论文采用量子化学的方法对三氯杀螨醇与OH自由基的反应机制进行研究找到可行的反应路径和点位。对前线电子密度和键解离能的分析结果表明,可以利用这两种方法预测OH诱导的光反应的起始点位,并且与实验结果有很好的一致性。同时,找到了三氯杀螨醇与OH自由基反应的两种反应路径。其中,OH取代CCl3的反应势垒很低,反应产物二氯二苯酮为实验中的主要检测产物。

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