【正文】 翻 譯 外 文 題 目 ： Degradation of microcystinLR using sulfate radicals generated through photolysis, thermolysis and e? transfer mechanismsDegradation of microcystinLR using sulfate radicals generated through photolysis, thermolysis and e? transfer mechanisms 微囊藻毒素 LR 的 硫酸 熱降解 和 光降解以及其電子轉(zhuǎn)移機(jī)制 Maria G. Antonioua, Armah A. de la Cruzb, Dionysios D. Dionysioua* a 土木與環(huán)境工程系，美國(guó)辛辛那提大學(xué)，辛辛那提，俄亥俄州 4522110071，美國(guó) b 研究與發(fā)展研究室，美國(guó)環(huán)境保護(hù)局，辛辛那提，俄亥俄州 452681314，美國(guó) 摘 要： 本論文研究了以硫酸根為基礎(chǔ)的高級(jí)氧化技術(shù)（ SRAOTs）來 降解 自然界中的一種肝毒素 ——微囊藻毒素 LR（ MCLR）。用硫酸的活化劑過硫酸銨 （ PS）和過硫酸鹽 在 UV 光（ 300nm400nm）的照射下或在溫度大于 30℃ 的條件下通過電離 的 過渡金屬離子（ Ag+ 和 Co2+）可以實(shí)現(xiàn)硫酸 根 基團(tuán)的自由化。并且這種方法和常見的 AOTs 技術(shù)做了比較：芬頓法（ FR）和過氧化氫的 熱輻射耦合。雖然硫酸根基團(tuán)（ SO4）和羥基（ HO）具有相仿的氧化能力，但是用 SRAOTs來 降解 微囊藻毒素尚未得到研究。在這個(gè)研究中， PMS 在 Co2+和中性的 pH 條件下呈現(xiàn)很好的活性，在催化劑濃度（ CCo(II) ≥1 mg）提高的情況下，初始的降解效率也相應(yīng)提高。在相同的 pH 條 件下，不同的系統(tǒng) 效率由以下的關(guān)系： Co2+/PMS Fe2+/H2O2Ag+/PS，這是由于空置的氧化劑分子軌道的能量高引起的。在 UV光的照射下（ 300nm400nm），所有 初始濃度的 毒素 ， PS 系統(tǒng) 效率要高于 PMS或是 H2O2的效率。 由于是實(shí)驗(yàn)中使用的 UV 燈的光線在 300nm400nm 之間，我們認(rèn)為有效地激發(fā)光譜是所有的光線而不是只是在波長(zhǎng) 365nm 處激發(fā)。在酸性的條件下，對(duì)于 同 一個(gè)數(shù)量級(jí)的毒素濃度 PS/UV (300400nm)/pH=3 和 PMS/UV/pH=3 是最有效的，需要的能量 最低 。 當(dāng)使用熱激活時(shí)， PMS 有 最高的氧化效率（ ≈77%），PS 是 52%， H2O2則小于 %。 關(guān)鍵詞：藻毒素；電子轉(zhuǎn)移機(jī)理 ； MCLR； 芬頓； 過氧化氫；氧化劑；過硫酸鉀；過硫酸鹽；光解硫酸根；熱分解 藻毒素會(huì)對(duì)自然界 生物和人類的健康照成影響。水源中的藻毒素會(huì)造成環(huán)境（污染），社會(huì)（供水系統(tǒng)病變），生態(tài)（清理費(fèi)用巨大）等方面的問題。能產(chǎn)毒素的藍(lán)藻占了藍(lán)藻中的三分之一左右（ 50/150），有毒的藍(lán)藻素通過細(xì)胞的 新陳代謝 釋放到環(huán)境中來。在藍(lán)藻爆發(fā)的時(shí)候，水體中的藻毒素濃度會(huì)大大的提高，就像赤潮形成的時(shí)候 ，水體中的氰基會(huì)大大提高一樣（ CyanoHABs）。由于一種藍(lán)藻至少能產(chǎn)生 12中的藻毒素，接觸受污染的水可以 以各種方式 刺激哺乳動(dòng)物的 皮膚和重要器官（皮膚病毒素和刺激性毒素），影響他們的 健康 ，包括 細(xì)胞損傷（細(xì)胞毒素），肝功能衰竭（肝毒性），或?qū)ι窠?jīng)系統(tǒng)的 永久性 影響 （神經(jīng)毒素）。其中，藻毒素 LR（ MCLR）是一種肝毒素，也是最強(qiáng)的毒素之一，由于它在自然界的廣泛分布，常成為研究對(duì)象 ， 研究它對(duì)環(huán)境生態(tài)和人類健康的影響。 MCLR的具有比毒液 （如眼鏡蛇） 較高的致死率（半數(shù)致死量， MCLR的 = 50μg/Kg， 主場(chǎng)迎戰(zhàn)危險(xiǎn)蛇 的半 致死量，眼鏡蛇 = 500μg/Kg）。完成全部 藻 毒素的計(jì)量仍需時(shí)間，但是已有技術(shù)支持。常規(guī)的水處理技術(shù)對(duì)于難降解的有機(jī)物的處理效果不明顯，新型的技術(shù)如高級(jí)氧化技術(shù)（ AOTs）能有效的處理藻毒素。由于高級(jí)氧化技術(shù)使用的氧化劑，催化劑或是輻射，能產(chǎn)生如 HO的強(qiáng)氧化基團(tuán)而具有卓越的 處理 效果。由于相對(duì)常規(guī)處理（如生物降解） 有 更快的速度，高級(jí)氧化技術(shù)被專家和工程是廣泛的研究和應(yīng)用。 自由基物質(zhì)可以在均質(zhì)系統(tǒng)中通過過渡金屬的電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的氧化活性產(chǎn)生，也可以通過光解產(chǎn)生，或是通過超聲和熱刺激產(chǎn)生， 或是在異構(gòu)系統(tǒng)中產(chǎn)生（ TiO2）。最常見的均質(zhì)系統(tǒng)是雙氧水和 Fe2+的結(jié)合長(zhǎng)生 HO，也就是被人們成為芬頓的方法。 但是， FR有很大的局限性，如只適合酸性 pH范圍使用。亞鐵離子的引進(jìn)以及較小的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)系數(shù)以及達(dá)到較理想的效果是需要較高的亞鐵離子濃度。在本研究中也討論了改良的 FR系統(tǒng)對(duì)于微囊藻的 處理 效果。類似于FR，這些系統(tǒng)也要引進(jìn)了一個(gè)傳遞介質(zhì)（鈷或是銀）和一個(gè)氧化物（過硫酸鹽PMS或是過硫酸銨）來產(chǎn)生有效的自由基物質(zhì)（硫酸根自由基 SO4）。在前期的實(shí)驗(yàn)中，我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn) Co2+/PMS的系統(tǒng)能夠克服 FR的主要障礙。此外， SO4較 HO有更強(qiáng)的氧化性質(zhì)，它的氧化電位在 ，這要高于后者的。但是前者對(duì)于 穩(wěn)定 的有機(jī)污染物的降解作用有限。 由于 對(duì)氧化硫自由基的好奇， SOn被用來解釋 SO2轉(zhuǎn)換產(chǎn)生酸雨的過程。 許多人 研究了 SOn的形成過程，氧化還原電位和氧化機(jī)制以及最好的機(jī)械氧化路線。氧化能力最強(qiáng)的自由基是 SO4（硫酸根自由基），其次是 SO54（過硫酸根自由基，在 pH=7的時(shí)候，氧化氧化還原電位是 ），再次是 SO3（亞硫酸根自由基，在 pH=7的時(shí)候，氧 化氧化還原電位是 ）。這些自由基能吸收一定波長(zhǎng) 的紫外線 （ λSO4=450nm ， εSO4=1100M1cm1 ； λSO5=260nm ，εSO5=1030M1cm1； λSO34=250nm， εSO3=1380M1cm1），但是由于他們的半衰期很短（ 3040us） ， 只能通過他們瞬間吸收是產(chǎn)生的 放大 信號(hào)才能實(shí)現(xiàn)。SO3和 SO5具有很明顯的反應(yīng)選擇性，