基于硫酸盐的高级氧化工艺用于pyrifos降解:机制,动力学和毒性评估
Youxin Xu1,2, Chenxi Zhang2, Haobing Zou2
1Institute of Environmental Biotechnology and Functional Materials, School of Environmental Science and Engineering, Shandong University, Qingdao 266237, China.
硫酸盐氧化有效降解废水中的农药pyrifos (CPY). 计算分析揭示了降解途径,并确定了对水生生物有毒性降低但仍然存在的产品.
科学领域:
- 环境化学环境化学
- 环境科学 环境科学
- 计算化学计算化学
背景情况:
- 基于硫酸盐的先进氧化工艺 (AOP) 显示出在废水中降解有毒农药pyrifos (CPY) 的前景.
- 对CPY降解途径的全面理解受限于检测短寿命中间体的挑战.
- 评估CPY及其转化产品的毒性对于环境风险管理至关重要.
研究的目的:
- 为了阐明由基基 (·OH) 和硫酸盐基 (SO4•−) 启动的pyrifos (CPY) 在基于酸盐的AOPs中的降解机制.
- 通过计算毒理学方法调查CPY及其预测的降解产品的毒性.
- 提供关于CPY在废水处理过程中的转化行为和环境风险的见解.
主要方法:
- 在M06-2X/6-311++G(3df,3pd)//M06-2X/6-31+G(d,p) 级使用密度函数理论 (DFT) 的计算来分析降解机制.
- 使用计算毒理学方法来评估CPY及其降解中间体的毒性.
- 用 ·OH 和 SO4•− 计算了 CPY 的反应速率常数,并与实验数据进行了比较.
主要成果:
- ·OH和SO4•−通过添加P=S键或从乙基中抽取H原子来启动CPY降解,而不是α消除.
- 降解过程是通过P-O键裂解来获得添加产品,并通过去基化来获得抽象产品.
- 计算的转化产物 (例如3,5,6-三二二烯,氧) 与实验结果一致;计算的速率常数与实验值一致.
- 降解过程中对水生生物的毒性降低,但一些产品仍然有毒,对人类健康构成潜在风险.
结论:
- 该研究使用理论计算澄清了基于硫酸盐的AOP中pyrifos (CPY) 的初级降解途径.
- 降解大大降低了水中毒性,但转化产品的残留毒性需要仔细评估风险.
- 这些发现提高了对CPY转换的理解,并为废水处理中AOP的安全应用提供了信息.
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