天津
近日，中国海洋大学深海圈层与地球系统前沿科学中心、海洋化学理论与工程技术教育部重点实验室在环境领域顶尖学术期刊《Environmental Science & Technology》发表了题为“Photodegradation mechanism of UV-328 in natural organic matter contexts under simulated solar irradiation”（模拟阳光照射下天然有机物环境中UV-328的光降解机制）的文章。论文第一作者为杨桂朋教授指导的博士研究生赵明亮，通讯作者为杨桂朋教授。
作为一种被正式列入《斯德哥尔摩公约》附件A 的受控化学品，2-（苯并三唑-2-基）-4,6-双（2-甲基丁-2-基）苯酚（UV-328） 在水生环境中的光化学行为值得关注。本研究表明，水环境中不同来源的DOM 主要产生3DOM* 来促进UV-328 光降解，且内源性DOM 对UV-328 的光降解促进作用更显著。通过激发发射矩阵光谱法结合平行因子分析（EEMs-PARAFAC）和超滤实验对DOM 体系的组成和分子量的分析表明，DOM中酚类等抗氧化剂占比越高会降低对UV-328 的光降解速率，随着DOM分子量的增加则会促进对UV-328 的光降解速率（图1）。SPM 诱导的UV-328光降解在很大程度上受到周围环境因素的影响。实验发现，DOM 的添加进一步增强了SPM 上UV-328 的光降解效率。此外，无机离子和有机酸等环境因素也对SPM 上的UV-328 光降解产生了显著的促进或抑制效果。
图1（a）UV-328 在不同水体中的光降解动力学；（b）不同浓度 DOM 体系中UV-328 的kobs值；（c）添加猝灭剂后 UV-328 的kobs值；（d）添加苯酚后UV-328 的kobs值；（e）UV-328 在不同分子量DOM中的光降解动力学
在DOM体系中，使用 ESI（+）模式通过UPLC-Q-TOF-MS 鉴定了4 种UV-328光降解产物。UV-328最可能的光降解途径是根据其降解产物的质谱分析提出的，如图 2 所示。在DOM 的存在下，UV-328 的光化学降解产物主要是通过化学键断裂产生，没有发现羟基化的降解产物，说明UV-328 在3DOM* 的作用下通过能量转移将能量传递给UV-328，从而引发UV-328 化学键的断键降解，而不是3DOM*与UV-328 通过电子转移发生氧化还原反应来促进其降解。
图2 UV-328 的光降解途径
通过密度泛函理论计算（DFT）进一步发现UV-328 的10C、12C、15C 和16O 位置的FED2HOMO 值较高，这表明这些原子更容易发生裂解反应（图3）。在有 DOM 存在的情况下，C、N 和O 原子上的这些富电子位点通常更容易受到攻击，从而导致C-C、C-O 和C-N 键的裂解，这进一步验证了从产物实验检测中得到的反应机理。
图3 UV-328 分子的结构模型
杨桂朋教授领衔的研究团队长期从事海洋有机物与活性气体的生物地球化学研究。本次在《Environmental Science & Technology》上发表的有关有机污染物光降解的研究成果是该团队在海洋化学研究领域取得的又一重要研究进展。
该论文由中国海洋大学和自然资源部第一海洋研究所的相关学者合作完成，研究工作得到了国家自然科学基金重点项目与泰山学者攀登专家项目的联合支持。
https://doi.org/10.1021/acs.est.4c13435
(Photodegradation mechanism of UV-328 in natural organic matter contexts under simulated solar irradiation)
信息来源：中国海洋大学。
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