题目：纳米铁还原降解多溴联苯醚及降解机理研究

 

多溴联苯醚（polybrominated biphenyl ethers，PBDEs），是一种典型的持续性有机污染物，具有高亲脂性、高毒性、生物累积性和难降解性等特点，且同系物繁多。近年来，PBDEs不断在环境介质及动植物体中被检出，浓度呈上升趋势，引起了全世界范围内的广泛关注。纳米零价铁（nano zero-valent iron，nZVI）因其比表面积大，活性高，降解速率快，已被证实可以对PBDEs还原脱溴。然而，由于PBDEs的高亲油性，水相中的PBDEs难以与铁表面接触，严重阻碍了nZVI对PBDEs脱溴反应的进行。如何增强nZVI对PBDEs的还原脱溴，并揭示PBDEs的降解机理成为本研究的重点。

本研究采用液相还原法制备的nZVI，在含有不同表面活性剂的条件下，对商用八溴联苯醚（octa-BDE）进行降解。表面活性剂对降解效果的促进作用依次为：聚乙二醇辛基苯基醚（Triton X-100，TX）＞氯化十六烷基吡啶（CPC）＞十二烷基苯磺酸钠（SDDBS）。随着表面活性剂的浓度的升高，TX和CPC对降解效果的促进作用增加，直至各自的临界胶束浓度（CMC）。此外，本研究建立了在缺乏全系标准样品的情况下PBDEs降解产物的有效分析方法。通过将实验测得的各PBDEs相对保留时间（relative retention time，RRT）与数据库中的相应的相对保留时间指数（relative retention time index，RRTI）拟合，得到三次回归方程，即数量结构保留关系（quantatitive-structure retention relationship，QSRR）模型。利用该模型定性分析octa-BDE降解产物，推导得出nZVI对octa-BDE的还原降解途径。结果表明，nZVI对PBDEs的逐级脱溴过程中，间位的溴原子最容易被取代。对降解动力学的研究发现，PBDEs脱溴过程符合类一级反应动力学（pseudo-first-order）方程，中间产物的降解过程符合连串反应。通过模型拟合，得到得到母体octa-BDE（包含nona-至hepta-BDEs）和中间产物hexa-，penta-，tetra-BDEs的反应速率常数k分别为1.24×10-1 h-1，8.97×10-2 h-1，6.50×10-2 h-1 和2.37×10-3 h-1。本研究为PBDEs的快速降解提供了有效方法和理论基础。