紫外光、臭氧及高锰酸钾降解水中农药的动力学与机理研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 刘超 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2009-05-27 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 强志民 |
| 关键词 | 农药 降解副产物 紫外光 臭氧 高锰酸钾 土菌灵 甲草胺 敌敌 畏 毒性 饮用水处理 Pesticide degradation byproduct UV ozone permanganate etridiazole alachlor dichlorvos toxicity drinking water treatment |
| 其他题名 | Kinetics and Mechanism for Degradation of Pesticides in Water by UV, Ozone and Permanganate |
| 学位专业 | 环境工程 |
| 中文摘要 | 饮用水源中的农药微污染日益引起关注。为避免这些有毒物质通过饮用水危 害人体健康，我国新实施的饮用水标准已将农药列入限值，此外欧盟的法令还包 括了其代谢产物。在饮用水氧化处理及消毒过程中农药可能被紫外光（UV）、臭 氧（O3）和高锰酸钾（KMnO4）等降解，因此需要研究这些氧化方式对农药的 降解效率及机理，以期为实际水处理过程中农药的控制和转化规律提供依据。 本文首先研究了UV（平均光强为10.8 mW cm−2）、O3（投加量在4.1−6.2 mg L−1 间）和KMnO4（投加量为15.8 mg L−1）在pH 7.0 和25±3 ºC 下对有机氯、二 硝基苯胺、噻二唑、有机磷、乙酰胺、三嗪和氨基甲酸酯8 类26 种典型农药降 解30 min 后的效率。结果表明UV 可有效降解11 种农药；其它农药降解率在 12.9−77.7%之间。O3 完全降解8 种农药；扑草通和涕灭威砜无降解；其它农药降 解率在19.0−93.1%之间。KMnO4 完全降解3 种农药；有机氯类、噻二唑类、二 硝基苯胺类、乙酰胺类以及部分氨基甲酸酯类等16 种农药无降解；其它农药降 解率在16.0−88.2%之间。在饮用水处理过程中O3 有希望除去大部分农药，然而 UV 和KMnO4 只对少数农药降解显著，而对其他农药无降解或降解效率很低。 对于无法有效去除的农药应从源头控制。在较易被UV、O3 和KMnO4 降解 的农药中依据农药的使用量、环境水体中的检出浓度及频率，分别选取了3 种氧 化剂－农药的反应组合。重点研究降解动力学，鉴定降解副产物，测定反应速率， 推导反应机理，以此建立反应动力学模型。 UV 降解土菌灵的量子产率为0.46±0.02 mol Einstein−1。光降解过程中产生微 量的H2O2（≤1.0 μM），该浓度的H2O2 对土菌灵的降解速率基本无影响。直接光 降解是土菌灵降解的主要途径。鉴定出3 种有机副产物。大约90%土菌灵中的氯 在反应结束后以氯离子的形式被释放出来，但检测不到硫酸根和硝酸根离子的生 成。当饮用水厂采用UV 消毒时，在40 mJ cm−2 的投加量下，UV 对土菌灵的降 解效率为10%。经过UV 处理后，土菌灵溶液的急性毒性降低。甲草胺与O3 的二级反应速率常数在pH7.0 和20 ºC 为2.5±0.1 M−1s−1。甲草 胺经过O3 与O3/H2O2 氧化会生成5 种小分子羧酸以及氯离子（仅在O3/H2O2 氧 化过程中），亚硝酸根与硝酸根离子没有生成。鉴定出12 种O3 氧化与8 种O3/H2O2 氧化的大分子降解副产物。甲草胺的降解主要通过乙基的氧化、N-脱烷、环化以 及苯环的开环发生。经过O3 和O3/H2O2 化学氧化后，甲草胺水溶液的急性毒性 略微降低。 KMnO4 与敌敌畏反应的二级反应速率常数在pH 7.0 和25 °C 时为25.2±0.4 M−1s−1。敌敌畏首先被KMnO4 降解为磷酸三甲酯（次要副产物）与磷酸二甲酯 （主要副产物），磷酸二甲酯可继续被氧化为磷酸一甲酯，而磷酸一甲酯与 KMnO4 反应非常缓慢。依据测定的反应速率常数以及反应副产物浓度的变化， 提出了相应的反应机理与动力学模型用来预测实际水体中KMnO4 氧化敌敌畏 时，敌敌畏与其降解副产物的浓度变化。敌敌畏经KMnO4 氧化后，其溶液的急 性毒性增强。 对农药降解副产物的鉴定、定量以及毒性评价是今后需要深入研究的问题。 农药降解副产物的鉴定除了使用一些质谱手段外，仍需结合核磁共振等其它分析 手段以进一步确证降解副产物。此外由于商业标准品的缺乏，利用实验室合成标 准品来定量农药降解副产物在反应过程中的生成非常重要。从饮用水安全保障的 角度考虑，当这些农药存在于水源时，对农药降解副产物的毒性评价急需关注， 包括突发环境污染事故时的高剂量急性毒性和水源长期微污染时的低剂量慢性 毒性。 |
| 学科主题 | 水处理工程 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-06-04 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/305]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_环境水质学国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘超. 紫外光、臭氧及高锰酸钾降解水中农药的动力学与机理研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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