解析天然与排放有机质中给电子基团的动力学 - 分子框架

《Environmental Science & Technology》：A Kinetic-Molecular Framework for Resolving Electron-Donating Moieties in Natural and Effluent Organic Matter

　　

摘要

溶解性有机质（DOM）的氧化还原活性在自然和工程水系统中起着关键作用。尽管酚基团通常被认为是天然存在 DOM（NOM）中主要的电子供体基团（EDM），但废水衍生 DOM（EfOM）中 EDM 的化学性质和反应性仍知之甚少。本研究建立了一个动力学分类框架，通过利用 2,2′-偶氮双（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）（ABTS^•+）自由基阳离子与 DOM 分离物及一系列模型电子供体化合物反应的二阶速率常数（k_{app, ABTS^•+}）来解析 DOM 中 EDM 的组成。我们的结果显示，NOM 含有较大比例的反应迅速的 ABTS^•+ 可还原组分，其 k_{app, ABTS^•+} > 1 × 10³ M^–1 s^–1，占总 EDM 的 50% 以上。相比之下，EfOM 中的 EDM 主要由氧化还原活性相对较低的抗氧化剂组成（k_{app, ABTS^•+} < 10 M^–1 s^–1），占总 EDM 的 70%。结合动力学分类和傅里叶变换离子回旋共振质谱分析，结果表明 EfOM 中的 EDM 与含氮和/或含硫杂原子化合物有关。这种新颖的方法对于理解 DOM 的水中氧化还原化学以及开发工程系统中适应水源的水氧化处理策略具有重要意义。