光引发除草剂降解的批判性审视
1. 引言
除草剂在农业土壤中用于控制杂草生长,这是一种成熟且有效的做法。此外,在道路和铁路领域,除草剂可维持轨道质量,为铁路工作人员创造安全的工作环境。部分除草剂还用于城市地区,或作为油漆和涂料中的杀藻剂。在众多除草剂中,苯基脲和三嗪衍生物是突出的一类,过去几十年里,其种类和使用量显著增加。然而,这两类化合物中的许多物质具有生物难降解性,微生物降解缓慢甚至无效,施用后会在环境中持续数周甚至数月。三嗪和苯基脲除草剂部分可溶于水,会从施用处渗入或被冲入地表水和地下水中。对于包括苯基脲和三嗪除草剂在内的许多重要农药类别,光引发转化可能是地表水中唯一相关的消除过程。在废水中,使用氧化剂/紫外线组合的先进光化学氧化工艺也在研究中。
2. 光引发反应
由辐射吸收引发的反应可归类为光化学或光引发反应。根据光引发反应的机制,可分为光解、光敏化和光催化反应。
-光解反应:通常指吸收的辐射量子具有足够能量,导致底物化合物中共价键断裂的反应。通常需要高能紫外线辐射(小于250 nm),但由于到达地球表面的太阳辐射波长大于290 nm,此类反应在地球表面无法进行。
-光敏化反应:需要敏化剂分子,它能吸收辐射并将吸收的激发能转移到其他分子上,能量可转移到有机分子(如除草剂分子)或氧分子上,相关反应式如下:
- (^{1}Sens + h\nu \to ^{1}Sens^) (1)
- (^{1}Sens^+ ^{1}Substrate \to ^{1}Substrate^+ ^{1}Sens \to Produ