汞的光化学：从形态分析方法到光化学烷基化
文献类型：学位论文
| 作者 | 阴永光 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2008-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 江桂斌 |
| 关键词 | 甲基汞 乙基汞 形态分析 光化学蒸气生成 光化学烷基化 Methylmercury Ethylmercury Speciation Photo-induced chemical vapour generation Photochemical alkylation |
| 其他题名 | Photochemistry of Mercury: From Speciation Method to Photo-chemical Alkylation |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 作为一种全球污染物，汞污染已经给人类的生活和健康造成了很大的影响。2003年联合国环境规划署公布的“全球汞状况评估”报告中指出，自工业革命以来，汞在全球大气、水和土壤中的含量已增加了3倍左右。由于汞化合物对环境和生物体的巨大危害，它在环境中的迁移和转化过程一直倍受科学家们的关注。无机汞的烷基化，尤其是甲基化过程，是它在环境中迁移和转化，参与生物地球化学循环的重要途径之一。甲基汞是已知各种汞形态中毒性最大，也是在环境中分布最广、最主要的有机汞化合物。此外，甲基汞在食物链中还有着很强的生物累积和生物放大效应。因此，发展高效灵敏的形态分析方法，研究汞的烷基化行为具有重要的意义。 本文基于汞的光化学行为，发展了基于光化学蒸气生成的高效液相色谱－原子荧光（HPLC-AFS）联用系统接口，研究了水溶液中醛、酮、低分子量有机酸等小分子有机物对Hg(II)的光化学烷基化。 发展了一种基于甲酸柱后混合的光引发化学蒸气生成体系作为HPLC-AFS在线联用接口的方法，并将其应用于无机汞、甲基汞、乙基汞、苯基汞的形态分析。在本体系中，紫外光照下有机汞的降解与Hg2+的还原可一步完成。这一新的化学蒸气生成体系仅需采用甲酸作为柱后反应试剂，从而简化了流路系统，减少了额外化学试剂带来污染的可能性。对一系列操作参数如有机酸种类、甲酸浓度、pH、甲酸流速、载气流速等进行了优化。优化条件下，该方法对甲基汞、乙基汞、苯基汞的检出限分别为0.81、0.20与0.87 μg L-1，灵敏度与传统的K2S2O8/KBH4体系相当。通过测定标准参考物质中的甲基汞对该方法进行了验证，并将这一方法进一步应用于海产品中甲基汞的测定。 进一步地，以流动相中的甲酸为光化学蒸气生成的反应试剂，建立了一种新型的HPLC-AFS在线联用接口，并将其应用于无机汞、甲基汞、乙基汞、苯基汞的形态分析。在这一方法中，在紫外辐照下，流动相中的甲酸用以降解有机汞，并将Hg2+还原为零价汞蒸气。由于流动相中的甲酸作为UV-CVG的反应试剂，所以无需采用其它柱后试剂，也无需采用传统方法中使用的流动注射系统。对一系列操作条件如流动相pH、甲酸盐浓度、流动相流速、PTFE反应管长度、载气流速、样品基质中Na2S2O3等进行了优化。优化条件下，Hg2+、甲基汞、乙基汞、苯基汞的检出限分别为0.085、0.033、0.029、0.038 μg L-1。通过测定标准参考物质DORM-2中的甲基汞对该方法进行了确证，并将这一方法进一步用于烟台海产品中汞的形态分析。 在研究中，发现在流动相中不存在甲酸的情况下也可检测到几种汞形态，这应归因于流动相中少量巯基乙醇与汞形态的光反应。基于此，以流动相中的乙酸盐与巯基乙醇为光化学蒸气生成的反应试剂，发展了一种新的HPLC与AFS的联用接口，建立了一种新型、简便的HPLC-AFS联用系统，并将其应用于无机汞、甲基汞、乙基汞、苯基汞的形态分析。对一系列实验参数，如流动相pH、流动相中醋酸铵的浓度、巯基乙醇浓度、流动相流速、PTFE反应管长度、载气流速、样品基质中Na2S2O3的浓度等进行了优化。优化条件下，无机汞、甲基汞、乙基汞、苯基汞的检出限分别为0.53、0.22、0.18、0.25 μg L-1。 光化学蒸气生成作为高效液相色谱、原子荧光联用的新接口，具有无需使用不稳定的硼氢化钾与过硫酸钾，试剂消耗少，环境友好，运行成本低，仪器简便，便于小型化等优点。光化学蒸气生成体系有望应用于其它有机金属或类金属的形态分析。这一新的CVG体系也可用于作为HPLC与其它原子光谱（如AAS、ICP-AES、ICP-MS）联用的接口。此外，光以外的其它能量赋予方式（如微波、热、超声等）也有望进一步得到应用。 研究了水溶液中醛、酮、低分子量有机酸等小分子有机物对Hg(II)的光化学烷基化。对反应条件如溶液pH、NaCl浓度、烷基化供体浓度、Hg(II)浓度、络合试剂、光反应时间等因素对烷基化效率的影响进行了考察。结果表明，紫外光照对烷基化效率有明显的促进作用。烷基化供体种类、溶液pH、NaCl浓度、烷基化供体浓度、Hg(II)浓度、络合试剂等对烷基化产率均有重要影响。由于光反应过程中亦存在烷基汞的光降解，该反应存在连串反应的一些特征。采用毛细管电泳对光反应产物进行了分析，采用紫外可见光谱研究了有机小分子与Hg(II)的相互作用，并采用电子自旋共振测定了反应体系中的甲基自由基。基于实验，认为光化学烷基化过程中自由基途径的确存在，但并不是主要的反应途径，光化学烷基化过程可能主要通过络合物“分子内”烷基转移途径实现。 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-05-27 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/223]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境化学与生态毒理学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 阴永光. 汞的光化学：从形态分析方法到光化学烷基化[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2008. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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