典型二噁英在氣相與氣-固界面微觀降解機理的理論研究

《典型二噁英在氣相與氣-固界面微觀降解機理的理論研究》是依託山東大學，由孫孝敏擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：典型二噁英在氣相與氣-固界面微觀降解機理的理論研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：孫孝敏
• 依託單位：山東大學

中文摘要

本項目擬採用高精度的ab initio 量子化學方法和分子模擬技術，研究典型的二噁英物質在氣相與氣-固表面的降解過程，並與實驗（如氣相反應、氣固界面催化反應等）結果相驗證，從分子水平上闡明反應的微觀機理。在量子化學的基礎上進行動力學計算，獲得反應速率常數、反應活化能等動力學信息，一方面可以為模式研究提供基本數據，另一方面可以計算各物質在環境中的壽命。通過量子化學計算還可以得到二噁英物質的分子結構參數，如：前沿分子軌道HOMO和LUMO軌道能量、能級差、原子電荷分布、構型參數等，結合動力學計算得到的反應速率常數等動力學信息，採用遺傳算法和偏最小二乘法數值模擬，進行降解性能與結構之間的構效關係研究，構建二噁英類物質的降解性能預測模型。明確典型二噁英物質在氣相與氣-固表面中的微觀降解機理，有助於更好地理解持久性有機污染物在大氣環境中的反應活性和降解規律。

結題摘要

在本項目實施期間,我們採用了高精度的量子化學方法，對典型的二噁英物質在氣相與氣-固表面的降解過程進行了研究，並且與已有的實驗結果進行了相互驗證。主要研究了大氣中典型的二噁英類物質(2, 3, 7, 8-四氯代二苯-並-對二噁英(2, 3, 7, 8-TCDD)，2, 3, 7, 8-四氯代二苯並呋喃(2, 3, 7, 8-TCDF))的氧化降解機理, 以及對2, 3, 7, 8-TCDD在HOx、O3、NO3、Cl引發下的大氣降解機理及動力學行為進行了研究。套用定量構效關係(QSAR)方法研究了PCDDs氯原子取代數目和位置對反應速率常數的影響。我們也對介質阻擋放電技術中O(3P)對八氯代二苯-並-對二噁英(OCDD)原子降解的機理進行了研究。另外，我們也關注並研究了其它物質在大氣中的降解機理以及動力學行為，比如研究了典型生物質燃燒標識物（左旋葡聚糖、脫氫揪酸）及生物質排放的VOCs（單萜烯等）在大氣中的降解機理及動力學行為；典型有機殺菌藥物（三氯生、林丹、左氧氟沙星）在環境中由OH引發的降解機理及動力學行為；典型農藥（三氯殺蟲酯和野麥畏）在大氣中的氧化降解機理及動力學行為。總的來講，我們通過量子化學計算明確了典型二噁英物質在氣相與氣-固表面中的微觀降解機理，結合動力學計算得到了反應速率常數等動力學信息。這些結果有助於更好地理解持久性有機污染物在大氣環境中的反應活性和降解規律，具有很強的理論指導意義和套用價值。