王雨欣

摘要 在可控試驗(yàn)條件下研究了孔石莼和角叉菜對(duì)海水中苯酚光降解的影響。結(jié)果表明，海水中苯酚光降解過程符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程。在有孔石莼和角叉菜存在的海水中，苯酚的光降解速率常數(shù)增大，表明孔石莼和角叉菜能夠促進(jìn)海水中苯酚的光降解過程，且孔石莼對(duì)海水中苯酚的光降解促進(jìn)作用大于角叉菜。

關(guān)鍵詞 孔石莼；角叉菜；苯酚；光降解

中圖分類號(hào) X173 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2016）22-0158-01

Abstract The effects of Chondrus ocellatus and Ulva pertusa on photodegradation of phenol were investigated in seawater under control experimental conditions. The results showed that the photodegradation of phenol was accorded with the pseudo-first order kinetics equation. Compared with the control，the constants of phenol photogradation rate increased because Ulva pertusa and Chondrus ocellatus existed in seawater. This indicated that both Ulva pertusa and Chondrus ocellatus could promote the photogradation process of phenol. Meanwhile，the phenol photodegradation effect of Ulva pertusa was greater than that of Chondrus ocellatus.

Key words Ulva pertusa；Chondrus ocellatus；phenol；photodegradation

孔石莼（Ulva pertusa）和角叉菜（Chondrus ocellatus）是大連近岸2種常見的海藻[1]，其對(duì)海水中的環(huán)境污染物具有一定凈化作用[2]。例如，孫瓊花等[3]研究發(fā)現(xiàn)孔石莼對(duì)海水中富營養(yǎng)化的氮和磷的去除率可達(dá)到98%；魏海峰等[4]認(rèn)為孔石莼可以有效去除海水中的鉛、銅和鎘等重金屬；Pavoni等[5]發(fā)現(xiàn)孔石莼可以凈化受多環(huán)芳烴污染的海水；秦傳新等[6]研究發(fā)現(xiàn)角叉菜對(duì)海水中硝酸鹽和磷酸鹽有很好的去除作用，且角叉菜對(duì)于高濃度硝酸鹽的去除效果要優(yōu)于孔石莼。

苯酚是水環(huán)境中一種常見的有毒有機(jī)污染物[7]，水中的苯酚會(huì)威脅水域生態(tài)環(huán)境和水產(chǎn)品食用安全[8-9]。光降解作用是水環(huán)境中苯酚非生物轉(zhuǎn)化的重要途徑之一[10]，研究發(fā)現(xiàn)藻類在光照條件下產(chǎn)生的過氧化氫可能會(huì)影響水中有機(jī)污染物的光降解過程[11]。本文選擇苯酚為目標(biāo)物，考察孔石莼和角叉菜對(duì)海水中苯酚光降解過程的影響，研究結(jié)果可為有機(jī)污染物的水環(huán)境光化學(xué)行為及環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供科學(xué)參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

分析純苯酚為天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司產(chǎn)品，色譜純乙腈和甲醇為美國Tedia公司產(chǎn)品。試驗(yàn)用海水取自遼寧大連黑石礁近岸，海水鹽度為29‰，經(jīng)0.45 μm濾膜過濾后，加熱煮沸，冷卻待用?？资缓徒遣娌瞬勺源筮B黑石礁近岸，挑選枝葉健全、無病害的植株，用海水清洗干凈后待用。

1.2 試驗(yàn)方法

孔石莼和角叉菜用濾紙吸干表面水分，用打孔器打孔后備用。光降解試驗(yàn)在250 mL燒杯中進(jìn)行，試驗(yàn)海水體積為200 mL，放入孔石莼或角叉菜的質(zhì)量為0.05 g，每種海藻的試驗(yàn)組和空白對(duì)照組均設(shè)置3個(gè)平行。苯酚儲(chǔ)備液（1 g/L）用乙腈配制，海水中苯酚的初始濃度設(shè)定為5.00 mg/L。使用40 W低壓汞燈作為光源，光源距燒杯頂部距離為40 cm，光暗周期為12 h∶12 h。控制室內(nèi)溫度（20±1）℃，試驗(yàn)時(shí)間為8 d。同時(shí)，空白對(duì)照組設(shè)置全試驗(yàn)周期的黑暗處理。每天定時(shí)取水樣，樣品經(jīng)0.22 μm針孔濾膜過濾后，使用高效液相色譜儀（Waters，美國）測(cè)定海水中苯酚的濃度，檢測(cè)波長為280 nm，選擇甲醇和高純水（v∶v=55∶45）作為色譜流動(dòng)相，流動(dòng)相流速為1.0 mL/min。最后一次取樣時(shí)，使用MPI-E型電致化學(xué)發(fā)光分析系統(tǒng)（西安瑞邁，中國）中檢測(cè)海中過氧化氫的含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 孔石莼和角叉菜對(duì)海水中苯酚去除的影響

在本試驗(yàn)條件下，無光照時(shí)，全試驗(yàn)周期內(nèi)海水中苯酚的濃度未見明顯變化。當(dāng)有光照時(shí)，海水中苯酚濃度的變化，以及孔石莼和角叉菜的影響作用如圖1所示。可以看出，隨著試驗(yàn)時(shí)間的延長，各試驗(yàn)組海水中苯酚濃度均呈下降趨勢(shì)，表明海水中的苯酚可以發(fā)生光降解反應(yīng)。試驗(yàn)進(jìn)行8 d后，空白對(duì)照組海水中苯酚的濃度由初始5.00 mg/L降低至3.31 mg/L；角叉菜組中苯酚濃度由5.00 mg/L降低至1.98 mg/L，而孔石莼組苯酚濃度低至0.86 mg/L。由此可以看出，孔石莼和角叉菜可以加速海水中苯酚的光降解。

2.2 孔石莼和角叉菜對(duì)海水中苯酚光降解速率常數(shù)的影響

苯酚在海水中的光降解過程可用準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程ln（C/C0）=-k·t描述，式中C為t時(shí)海水中苯酚的濃度，C0為海水中苯酚的初始濃度，k為海水中苯酚的光降解速率常數(shù)。圖2為孔石莼和角叉菜對(duì)海水中苯酚光降解速率常數(shù)的影響?？梢钥闯?，在本試驗(yàn)條件下，海水中苯酚的光降解速率常數(shù)為0.052 d-1。當(dāng)海水中有孔石莼或角叉菜存在時(shí)，海水中苯酚的光降解速率常數(shù)增加。有角叉菜存在的海水中，苯酚的光降解速率常數(shù)為0.12 d-1，比空白對(duì)照組海水中苯酚的光降解速率常數(shù)提高了1.31倍。有孔石莼存在的海水中，苯酚的光降解速率常數(shù)達(dá)到0.22 d-1，比空白對(duì)照組海水中苯酚的光降解速率常數(shù)提高了3.23倍。由圖2可知，孔石莼和角叉菜均可以提高海水中苯酚的光降解速率常數(shù)，且孔石莼對(duì)海水中苯酚光降解速率常數(shù)的影響大于角叉菜的影響。

2.3 孔石莼和角叉菜對(duì)海水中苯酚光降解的影響機(jī)理

本研究采用電致化學(xué)發(fā)光分析系統(tǒng)，檢測(cè)了本試驗(yàn)條件下，光照時(shí)各試驗(yàn)組海水中過氧化氫的含量。檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，空白對(duì)照組海水中過氧化氫的含量低于檢測(cè)下限，未檢出空白海水中存在過氧化氫。角叉菜組海水中檢測(cè)出的過氧化氫含量為0.008 8 mg/L，孔石莼組海水中檢測(cè)出的過氧化氫含量為0.019 2 mg/L。試驗(yàn)結(jié)果表明，在光照條件下，海水中的孔石莼和角叉菜可以產(chǎn)生過氧化氫，且孔石莼產(chǎn)生過氧化氫的量比角叉菜高出1.18倍。

過氧化氫是一種氧化性較強(qiáng)的化合物，可以去除水中部分有機(jī)污染物[12]。張永金[13]發(fā)現(xiàn)過氧化氫可以加快水中苯酚的降解速率。同時(shí)，在光照條件下，過氧化氫可以產(chǎn)生氧化性極強(qiáng)的羥基自由基，羥基自由基會(huì)進(jìn)攻苯酚分子中電荷密度大的碳正離子，導(dǎo)致碳碳鍵發(fā)生斷裂和重排，促進(jìn)苯酚發(fā)生光降解[14]。苯酚作為一種廣泛存在于水環(huán)境中的有機(jī)污染物，環(huán)境因子會(huì)影響苯酚的光降解歷程。從本試驗(yàn)結(jié)果可知，孔石莼和角叉菜在光照條件下均能夠產(chǎn)生過氧化氫，且2種海藻都能夠提高海水中苯酚的光降解速率。試驗(yàn)結(jié)果說明，孔石莼和角叉菜在光照條件下產(chǎn)生的過氧化氫是促進(jìn)海水中苯酚光降解的主導(dǎo)因素。此外，相同試驗(yàn)條件下，孔石莼產(chǎn)生過氧化氫的量高于角叉菜，導(dǎo)致孔石莼對(duì)苯酚光降解的促進(jìn)作用強(qiáng)于角叉菜，說明不同種類海藻對(duì)苯酚的光降解過程的影響會(huì)不同。本研究進(jìn)一步明晰了海藻在海洋環(huán)境生態(tài)修復(fù)中的作用，可為海水中有機(jī)污染物的轉(zhuǎn)化研究及環(huán)境影響評(píng)價(jià)提供參考資料。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，無光照時(shí)，海水中苯酚的濃度無明顯變化；有光照時(shí)，孔石莼和角叉菜可以加速海水中苯酚的光降解?？资缓徒遣娌司梢蕴岣吆Ｋ斜椒拥墓饨到馑俾食?shù)，且孔石莼的影響大于角叉菜。通過對(duì)孔石莼和角叉菜降解苯酚機(jī)理的研究，表明在光照條件下，海水中的孔石莼和角叉菜可以產(chǎn)生過氧化氫，是促進(jìn)海水中苯酚光降解的主導(dǎo)因素，且孔石莼產(chǎn)生的過氧化氫多于角叉菜，因此對(duì)苯酚降解的促進(jìn)作用強(qiáng)于角叉菜。

4 參考文獻(xiàn)

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