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二噁英类化合物在天然黏土矿物界面的生成机制

17、土壤科学与环境健康 > 专题8：有机污染物的土壤环境行为及其生态效应

二噁英类化合物在天然黏土矿物界面的生成机制
谷成*，彭安平，王艺
南京大学环境学院，江苏省南京市栖霞区仙林大道163号，210023


矿物粉尘是大气气溶胶的重要组成部分，其主要由风力或者人为活动所引起的大量颗粒物悬浮在大气中所产生。由于来源不同，矿物粉尘中的矿物组成也不尽相同，其中蒙脱石是实验室中用来模拟矿物粉尘最常用的矿物种类之一1。除矿物粉尘外，大气气溶胶也是各类金属的重要储存库。据报道，矿物气溶胶中含有大气中大约~95%的Fe库存2。然而至今有关挥发性有机气体与含铁矿物粉尘在大气环境下相互作用的研究仍少有报道。本实验采用自建的反应舱体在环境条件下模拟Fe3+-蒙脱石和具有高饱和蒸气压的2-氯酚二者之间的相互作用。同时为了对反应机理进行探究，实验还采用了原位漫反射红外傅里叶变换光谱（DRIFTS）对该反应过程进行原位实时监测。此外，实验使用A549人体肺癌细胞作为供试细胞，基于细胞形态、细胞毒性实验及傅里叶变换红外显微镜（FT-IRIS）等实验结果，系统的评价了上述反应对人体肺细胞的毒害作用。
对2-氯酚与Fe3+-蒙脱石在10%相对湿度所得产物的GC/MS色谱图及相应质谱图进行分析，可得在产物的色谱图上观察到三个产物峰。分析可得反应产生的三种产物中均含有两个Cl，产物可能为两个2-氯酚分子聚合而得。其中m/z为338的产物可以推测为两个2-氯酚分子的二聚化产物；m/z为296的产物推测是2-氯酚苯氧自由基与另一个2-氯酚形成的氯苯自由基通过C-O-C键聚合而成的乙酰化产物；第三个产物m/z的值为294，其结构推测可能为两个2-氯酚分子形成以呋喃环为中心的二苯并呋喃的乙酰化结构。化合物中羟基所在位置的不同可显著影响该羟基化合物的化学性质及其毒性。因Fe3+-蒙脱石与2-氯酚的固−气非均相反应过程的产物均为羟基化的二恶英类似物，其极有可能影响Fe3+-蒙脱石自身的环境毒性。为了评估2-氯酚与蒙脱石反应后对人类健康的潜在风险，实验研究了2-氯酚与Fe3+蒙脱石在反应前后对人体肺细胞A549的毒性作用。实验使用10%湿度下反应后的样品作为毒性实验的供试样品。鉴定了培养基中LDH的活性及活细胞数量用来确定该过程中细胞膜的损伤程度。实验结果表明在较高暴露浓度下，反应前或反应后的Fe3+-蒙脱石均会对A549细胞膜的完整性及细胞存活率造成显著影响。我们的研究结果将为评价氯酚类化合物的生态风险提供理论依据。

关键词：二噁英类化合物；天然黏土矿物；细胞毒性
资助项目：国家自然科学基金(21777066, 21222704)。
参考文献
[1] Cwiertny, D. M.; Young, M. A.; Grassian, V. H., Chemistry and photochemistry of mineral dust aerosol. Annu. Rev. Phys. Chem. 2008, 59, 27-51.
[2] Usher, C. R.; Michel, A. E.; Grassian, V. H., Reactions on mineral dust. Chemical Reviews 2003, 103, (12), 4883-4940.