大氣環境中典型有機農藥的降解機理

《大氣環境中典型有機農藥的降解機理》是依託山東大學，由張慶竹擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：大氣環境中典型有機農藥的降解機理
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張慶竹
• 依託單位：山東大學
• 批准號：20977059 

中文摘要

有機農藥是人類主動投放到環境中的數量較大、覆蓋面較廣、毒性較強的一類化學物質。許多有機農藥具有致癌、致畸、致突變效應及環境內分泌干擾效應。由於具有高揮發性，大多數有機農藥在大氣中主要以氣態形式存在，能進行長距離傳輸，從而造成全球空氣污染。有機農藥具有一定的反應活性，可與大氣中廣泛存在著的OH、O3、NO3等分子或自由基發生化學反應。這些反應可能清除掉大氣中的有機農藥，但也可能生成毒性更強、更穩定的二次污染物。這些污染物又通過乾、濕清除過程沉降到地面，並在土壤中累積，形成對地表生態系統的危害。本項目擬採用量子化學計算的方法研究典型有機農藥在大氣中經歷的一系列複雜化學反應的機理及其相應的熱力學、動力學性質；研究有機農藥形成二次污染物的潛能、形成機理；從分子水平上揭示典型有機農藥在大氣中的化學轉化、清除規律。為有效控制有機農藥的污染，以及治理大氣污染和環境立法，提供強有力的理論依據和科技支撐。

結題摘要

有機農藥是人類主動投放到環境中的數量較大、覆蓋面較廣、毒性較強的一類化學物質。許多有機農藥具有致癌、致畸、致突變效應及環境內分泌干擾效應。由於具有高揮發性，大多數有機農藥在大氣中主要以氣態形式存在，能進行長距離傳輸，從而造成全球空氣污染。有機農藥具有一定的反應活性，可與大氣中廣泛存在著的OH等活性自由基發生化學反應。該項目選擇二嗪農、敵百蟲、滴滴涕、滴滴伊、毒死蜱、滅多威及異丙威等典型有機農藥在大氣中由OH等自由基引發的降解機理。採用高精度量子化學計算方法，計算了構型參數、振動頻率、勢壘高度、反應熱等，構築了勢能剖面；找到了了反應的主要通道、控速步驟及反應的主要產物，並將計算結果與已有的實驗數值作了對比，並首次揭示了幾條能量上可行的反應路徑。研究表明OH自由基與這幾種典型有機農藥的反應包含抽提通道及加成通道，生成的產物為活性中間體，會進一步與O2/NOx反應。根據基元反應的Gibbs自由能變化可知，一旦O3引發反應，氧化過程將自發進行。在量子化學計算提供的勢能剖面基礎上，採用加小區率隧道效應校正的變分過渡態理論及RRKM-TST理論計算了關鍵基元反應的速率常數，擬合了Arrhenius方程，得到了活化能及指數前因子，為模式研究提供了基本輸入參數。該項目從分子水平上揭示典型有機農藥在大氣中的化學轉化、清除機理。為有效控制有機農藥的污染，以及治理大氣污染和環境立法，提供強有力的理論依據和科技支撐。