【摘要】：硝基多環(huán)芳烴(nitrated polycyclic aromatic hydrocarbons,NPAHs)是多環(huán)芳烴(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的一類衍生物,與PAHs相比,NPAHs雖然在環(huán)境中的濃度較低,但其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的毒性更大。NPAHs可以在大氣與植物界面之間進(jìn)行動(dòng)態(tài)交換,植物是NPAHs進(jìn)入食物鏈的第一途徑,為了更好地評(píng)價(jià)人類通過飲食途徑接觸NPAHs的情況,對(duì)作物中NPAHs的環(huán)境行為進(jìn)行深入研究是值得特別關(guān)注的。到目前為止,已有很多有關(guān)PAHs在活體植物表面環(huán)境行為及其機(jī)制的原位研究,但是關(guān)于NPAHs在活體作物葉表層的環(huán)境行為及其機(jī)制尚不清楚。因此,本論文以光纖熒光法為基礎(chǔ),石墨烯量子點(diǎn)(graphene quantum dots,GQDs)為熒光指示劑,創(chuàng)建了原位檢測(cè)活體作物葉表層NPAHs的原位新方法,并通過所建新方法原位研究了NPAHs在活體作物葉表層的富集與光化學(xué)降解過程及其機(jī)制,以及GQDs對(duì)NPAHs在作物葉表層兩種主要環(huán)境化學(xué)過程的影響。主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)果如下:1.以光纖熒光法為基礎(chǔ),以GQDs為熒光指示劑,創(chuàng)建吸附于活體大豆和玉米幼苗葉表層9-硝基蒽(9-nitroanthracene,9-NAnt)和3-硝基熒蒽(3-nitrofluoranthene,3-NFla)的原位檢測(cè)新方法。所建以方法測(cè)定吸附于活體大豆/玉米葉表層9-NAnt,3-NFla的線性范圍分別為2.9-410/3.4-435 ng/spot,1.7-370/2.1-390 ng/spot;加標(biāo)回收率分別為87.8%-103.4%/96.5%-113.9%,84.1%-109.1%/93.0%-104.8%;方法的RSD分別小于7.90%,5.71%(n=9);實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示光纖熒光法原位測(cè)定吸附于兩種活體作物幼苗葉表層9-NAnt和3-NFla的檢測(cè)限為7.8-11.9 ng/spot,而新建熒光淬滅法原位定量9-NAnt和3-NFla的檢測(cè)限是0.8-1.6 ng/spot。相比光纖熒光法,熒光淬滅法的靈敏度提高了8-10倍。2.通過所建立的新方法原位研究GQDs對(duì)大豆和玉米幼苗葉表層NPAHs富集的影響,GQDs的存在使得活體大豆和玉米幼苗葉表層NPAHs的吸附機(jī)制由單一的膜擴(kuò)散變?yōu)槟U(kuò)散與顆粒內(nèi)擴(kuò)散相結(jié)合,同時(shí)使兩種NPAHs在作物葉表層達(dá)到吸附平衡的時(shí)間縮短了15.8%-21.7%。NPAHs的平衡吸附濃度(q_e)存在種間與化學(xué)物之間的差異:大豆玉米;3-NFla9-NAnt。GQDs的存在分別增加了活體大豆/玉米幼苗葉表層9-NAnt和3-NFla的平衡吸附濃度(q_e)22.8%/16.2%,28.7%/20.3%,這在很大程度上歸因于GQDs導(dǎo)致兩種作物葉表層吸附NPAHs的表面積增加以及NPAHs的硝基(-NO_2)與GQDs的外表面官能團(tuán)(-COOH,-OH)之間較強(qiáng)的靜電相互作用。兩種NPAHs的平衡吸附濃度增強(qiáng)程度不同:3-NFla9-NAnt,可能原因是位阻效應(yīng)造成3-NFla的-NO_2與GQDs的外表面之間更容易結(jié)合。3.本研究以光纖熒光法為基礎(chǔ),以GQDs為熒光指示劑,對(duì)吸附于生菜幼苗葉表層的9-NAnt和1-硝基芘(1-nitropyrene,1-NPyr)進(jìn)行原位定量。通過所建立的方法,原位研究GQDs對(duì)吸附于生菜幼苗葉表層9-NAnt和1-NPyr光解動(dòng)力學(xué)的影響及其機(jī)制。9-NAnt和1-NPyr的檢測(cè)限分別低至1.2 ng/spot和0.9 ng/spot。GQDs對(duì)NPAHs的光解沒有顯著影響(P0.05)。光化學(xué)降解對(duì)生菜葉表層NPAHs的去除起主導(dǎo)作用,光解動(dòng)力學(xué)遵循準(zhǔn)一階動(dòng)力學(xué)模型。9-NAnt的光解速率常數(shù)(k_P)高于1-NPyr,9-NAnt和1-NPyr的光降解半衰期(t_(1/2))平均值分別為2.3±0.1 h和7.4±0.2h,NPAHs光解的難易程度與-NO_2基團(tuán)和芳香環(huán)的平面排列有關(guān)。由于未檢測(cè)到NPAHs的光解產(chǎn)物,無法判定其光解機(jī)制。
【學(xué)位授予單位】：山西大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X592;X835
【圖文】：

課題總體技術(shù)路線

第二章 熒光淬滅法原位測(cè)定活體作物葉表層的 NPAHs光法測(cè)定活體作物葉表層的 NPAHs 9-NAnt 濃度梯度為 0，50，100，200，300，400ng/spo 0，50，100，200，300，500ng/spot。用平頭微量進(jìn)樣器9-NAnt 和 3-NFla 于兩種作物幼苗葉表層的測(cè)定點(diǎn)，待甲纖熒光法獲得不同濃度下 9-NAnt 和 3-NFla 的熒光強(qiáng)度 ：將熒光探頭的一側(cè)觸及作物葉片上測(cè)定點(diǎn)的一端，使熒°，以避免散射光的干擾。熒光分光光度計(jì)掃描參數(shù)設(shè)置如 10 nm 和 5 nm，光譜掃描速率為 600 nm/min，光電倍增

圖 2.3 GQDs 的透射電子顯微鏡圖Fig. 2.3. The TEM image of GQDs. 2.4 GQDs 的光譜特性：(a) 傅里葉變換紅外光譜；(b) 拉曼光g. 2.4. Characterization of GQDs: (a) FTIR spectra; (b) Raman spec葉表層 GQDs 的熒光發(fā)射光譜02500200015001000500avenumbers (cm-1)171616421385107104080120160200800 1200 1600 Ramanintensity(a.u.)WavenumbersD, 1350G, 1584(b)

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本文編號(hào)：2754509