ES&T编辑推荐论文:探究溶解有机物光化学形成羟基自由基的过程:对过氧化氢依赖途径的新认知

文摘   2025-01-20 12:41   浙江  
《Probing the Photochemical Formation of Hydroxyl Radical from Dissolved Organic Matter: Insights into the  Dependent Pathway》发表于Environmental Science & Technology,研究了溶解有机物(DOM)光解产生羟基自由基(・OH)过程中,过氧化氢相关途径的贡献,明确铁和光芬顿反应的作用,为理解自然水体光化学过程提供依据。      
在地表水中,光化学过程对化学物质的归宿起着关键作用,其中涉及多种活性中间体,羟基自由基(•OH)尤为重要,它能与众多有机和无机化合物快速反应。溶解有机物(DOM)被视为自然水体中•OH的主要光化学来源之一,但其产生•OH的机制尚未完全明确。目前已知有依赖H2O2和不依赖H2O2两条途径,不过对于依赖H2O2途径的具体贡献比例以及铁在其中的作用,在不同环境条件下仍存在诸多疑问。此外,先前研究多聚焦于光芬顿反应,对涉及DOM•-等其他物种的反应探究不足。因此,深入研究DOM光解产生•OH的机制,明确H2O2的作用,对理解水生光化学过程意义重大。
   
本研究量化了溶解有机物(DOM)光解产生羟基自由基(•OH)过程中,依赖H2O2的途径的贡献。以苯甲酸酯和对苯二甲酸酯为探针化合物,对多种DOM源(参考分离物和天然水样)的•OH生成速率进行了交叉验证。添加过氧化氢酶的实验表明,在DOM分离物材料中,依赖H2O2的途径占总•OH生成量的10 - 20%,但环境铁(Fe)浓度与依赖H2O2的•OH生成之间未观察到显著相关性。这种缺乏相关性可能是由于分离材料中的总Fe水平较低,从而限制了可与H2O2反应的光化学产生的Fe(II)的浓度。值得注意的是,在铁含量最低的波尼湖富里酸中,依赖H2O2的途径对•OH形成的贡献为11 ± 3%,这表明存在不依赖铁的H2O2驱动的额外形成机制。对DOM模型化合物苯乙酮和对苯醌的实验表明,三重态DOM与H2O2的反应不会产生•OH。然而,当H2O2被由激发态三重态苯乙酮与2,4,6 - 三甲基苯酚反应形成的酮基自由基还原时,•OH生成速率增加了6倍。本研究推进了对DOM光解产生•OH机制的认识,为理解H2O2在水生光化学过程中的作用提供了新的视角。
Cheng, K., Li, H., Laszakovits, J. R., Sharpless, C. M., Rosario-Ortiz, F., & McKay, G. (2025). Probing the Photochemical Formation of Hydroxyl Radical from Dissolved Organic Matter: Insights into the H2O2 Dependent Pathway. *Environmental Science & Technology*, [具体卷号], [页码范围]. https://doi.org/10.1021/acs.est.4c10348    
文献下载:cheng-et-al-2025-probing-the-photochemical-formation-of-hydroxyl-radical-from-dissolved-organic-matter-insights-into.pdf 

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