污染河水中溶解性零价汞光化学氧化的速率和机理

何锋1,2，Yun Qian1，赵伟荣3，Liyuan Liang1，Baohua Gu1

（Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831, US

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宁波诺丁汉大学理工学院 宁波 315100 3

浙江大学环境与资源学院 杭州 310017）

许多生物和物化的过程可以影响汞在地表水中的还原和氧化，其中Hg(II)的光化学还原已有较多报道。Hg(II)的光化学还原速率在0.28-0.65 h-1之间[1]，这个现象解释了溶解性Hg(0)在自然界淡水中随阳光照射的昼夜变化。但是，有研究表明在淡水中Hg(0)的光氧化速率与Hg(II)的光还原速率相当甚至更高[2]，说明Hg(0)光氧化可以抗衡光还原过程从而影响汞在环境中的归宿。

Hg(0)在水体中光氧化的研究相对较少，其机理和控制因素还不明了。人们普遍认为光照会产生活性氧化剂或自由基比如羟基自由基(HO)，超氧自由基(O2)，单线态氧(O2)，臭氧(O3)，过氧化氢(H2O2)，三线态溶解有机物(DOM)等[3]，另外二级自由基比如碳酸根自由基(CO3)也可以通过与HO的反应产生。许多上述的活性物质均有能力氧化Hg(0)，其中HO•作为活性最高且在自然水中常见的自由基被认为至少部分对Hg(0)的光氧化负责[2]。

本文通过对过滤过的，被污染的美国橡树岭East Fork Poplar Creek (EFPC) 的河水进行模拟太阳光照射，研究了控制Hg(0)光氧化的一些因素和反应机理。丙醇作为一种HO•捕获剂，叠氮化钠作为一种HO•和1O2捕获剂均导致了显著的Hg(0)光氧化速率的降低。但是，在EFPC河水中加入重水(D2O)，一种1O的增强剂未能影响Hg(0)的光化学氧化。这些结果表明HO•或者由其产生的二级自由基导致了EFPC河水中Hg(0)的光氧化。在模拟水中的Hg(0)光氧化试验进一步证明了通过HCO3-与HO•反应产生的CO3•-是Hg(0)的主要氧化剂，模拟水由磷酸根缓冲液加EFPC河水中主要成分比如NO3-, HCO3-和DOM组成。基于这些实验结果，我们提出了可能的Hg(0)光化学氧化反应途径，图1。事实上，低浓度的溶解氧减低了Hg(0)的光氧化速率，进一步佐证了我们提出的Hg(0)光化学氧化反应途径。

图1. EFPC河水中Hg(0)光氧化途径

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基金项目：Mercury Science Focus Area (SFA) program at Oak Ridge National Laboratory (ORNL) funded by U.S. Department of Energy (DOE)

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[1] Qureshi A, et al. Photoreactions of mercury in surface ocean water : Cross reaction kinetics and possible pathways. Environ. Sci. Technol. 2010, 44 : 4-9.

[2] Lalonde JD, et al. Photoinduced oxidation of Hg-0 (aq) in the waters from the St. Lawrence estuary. Environ. Sci. Technol., 2004, 38:508-514.

[3] Stumm W and Morgan JJ. Aquatic chemistry: Chemical equilibria and rates in natural waters. Third ed.; John Wiley & Sons: New York, NY, 1996

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污染河水中溶解性零价汞光化学氧化的速率和机理

作者：作者单位：

何锋， un Qian， 赵伟荣， Liyuan Liang， Baohua Gu

何锋(Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831, US 宁波诺丁汉大学理工学院 宁波 315100)， un Qian,Liyuan Liang,Baohua Gu(Oak Ridge National Laboratory, Oak Ridge, TN 37831, US)， 赵伟荣(浙江大学环境与资源学院 杭州 310017)

引用本文格式：何锋.un Qian.赵伟荣.Liyuan Liang.Baohua Gu 污染河水中溶解性零价汞光化学氧化的速率和机理[会议论文] 2013