簡介
光解作用 |
光化作用的一種,物質由於光的作用而分解的過程。光解作用是有機污染物真正的分解過程,因為它不可逆地改變了反應分子,強烈地影響水環境中某些污染物的歸趨。一個有毒化合物的光化學分解的產物可能還是有毒的。光解過程可分為三類:第一類稱為直接光解,這是化合物本身直接吸收了太陽能而進行分解反應;第二類稱為敏化光解,水體中存在的天然物質(如腐殖質等)被陽光激發,又將其激發態的能量轉移給化合物而導致的分解反應;第三類是氧化反應,天然物質被輻照而產生自由基或純態氧(又稱單一氧)等中間體,這些中間體又與化合物作用而生成轉化的產物。
光解分步
直接光解:根據Grothus—Draper定律,只有吸收輻射(以光子的形式)的那些分子才會進行光化學轉化。
解釋
水環境中光的吸收作用:光以具有能量的光子與物質作用,物質分子能夠吸收作為光子的光,如果光子的相應能量變化允許分子間隔能量級之間的遷移,則光的吸收是可能的。因此,光子被吸收的可能性強烈地隨著光的波長而變化。一般說來,在紫外—可見光範圍的波長的輻射作用,可以有有效的能量給最初的光化學反應。下面首先討論外來光強是如何到達水體表面的。
水環境中污染物光吸收作用僅來自太陽輻射可利用的能量,太陽發射幾乎恆定強度的輻射和光譜分布,但是在地球表面上的氣體和顆粒物通過散射和吸收作用,改變了太陽的輻射強度。陽光與大氣相互作用改變了太陽輻射的譜線分布。
太陽輻射到水體表面的光強隨波長而變化,特別是近紫外(290—320nm)區光強變化很大,而這部分紫外光往往使許多有機物發生光解作用。其次,光強隨太陽射角高度的降低而降低。此外,由於太陽光通過大氣時,有一部分被散射,因而使地面接受的光線除一部分是直射光(Id)外,還有一部分是從天空來的散射光(Is),在近紫外區,散射光要占到50%以上。
當太陽光束射到水體表面,有一部分以與入射角z相等的角度反射回大氣,從而減少光在水柱中的可利用性,一般情況下,這部分光的比例小於10%,另一部分光由於被水體中顆粒物、可溶性物質和水本身散射,因而進入水體後發生折射從而改變方向。
敏化光解
光解作用 |
又稱間接光解。一個光吸收分子可能將它的過剩能量轉移到一個接受體分子,導致接受體反應,這種反應就是光敏化作用。
解釋
除了直接光解外,光還可以用其他方法使水中有機污染物降解。一個光吸收分子可能將它的過剩能量轉移到一個接受體分子,導致接受體反應,這種反應就是光敏化作用。2,5—二甲基呋喃就是可被光敏化作用降解的一個化合物,在蒸餾水中將其暴露於陽光中沒有反應,但是它在含有天然腐殖質的水中降解很快,這是由於腐殖質可以強烈地吸收波長小於500nm的光,並將部分能量轉移給它,從而導致它的降解反應。
氧化反應:有機毒物在水環境中所常遇見的氧化劑有單重態氧(1O2),烷基過氧自由基(RO2·),烷氧自由基RO·)或羥自由基(OH·)。這些自由基雖然是光化學的產物,但它們是與基態的有機物起作用的,所以把它們放在光化學反應以外,單獨作為氧化反應這一類。