4,4'-ジブロモジフェニルエーテルを含むトリトンX-100模擬洗濯廃棄物の光処理に及ぼす硝酸塩の影響.キネティクス,生成物及び毒性評価

Effect of nitrate on the phototreatment of Triton X-100 simulated washing waste containing 4,4'-dibromodiphenyl ether: Kinetics, products and toxicity assessment.

• Kaibo Huang
• Jiahao Liang
• Jin Wang
• Yuanxi Ouyang
• Rui Wang
• Ting Tang
• Yusen Luo
• Xueqin Tao
• Hua Yin
• Zhi Dang
• Guining Lu

抄録

本研究では、界面活性剤Trion X-100(TX-100)と4,4'-ジブロモジフェニルエーテル(BDE-15)を含む模擬洗浄廃棄物の紫外線(UV)処理に及ぼす硝酸塩の影響を調べた。BDE-15及びTX-100は硝酸塩の存在により、硝酸塩と亜硝酸塩の変換により発生する活性酸素と反応して光分解が促進された。BDE-15の光分解速度は硝酸塩存在下と同等であったが、亜硝酸塩は硝酸塩よりも強いラジカル消光特性を有しているため、TX-100の光分解を阻害した。このことは、硝酸塩/亜硝酸塩が光増感によるBDE-15の光分解と活性酸素の攻撃によるTX-100の損失に影響を与えていることを示している。また、TX-100濃度の増加は、TX-100の硝化反応による有機窒素生成量の増加により、全無機窒素の損失を増加させることが示唆された。HOONOはpH<7で急速にNOに異性化し、pH=7-9ではONOOにホモライズされ、ODE-15とTX-100を分解するためにOHの産生が増加し、NOの生成も増加した。BDE-15は主に脱ブロム化を受け、いくつかの転位、環形成、ニトロ化、水酸化生成物が検出され、生成したOHとNOがBDE-15と生成物を攻撃していることが示唆された。さらに、液体クロマトグラフィー高分解能質量分析法(LC-HRMS)を用いて、破断鎖、カルボキシル化、水酸化、ニトロ生成物を検出した。硝酸塩を含む洗浄廃棄物の毒性を評価するために大腸菌を使用した：硝酸塩の存在は、UV処理中に廃棄物の毒性を増加させる。したがって、硝酸塩の存在は洗濯廃棄物の紫外線処理に悪影響を及ぼすため、紫外線照射前に洗濯廃棄物から硝酸塩および亜硝酸塩を除去することが重要である。

This study aimed to investigate the effects of nitrate on the ultraviolet (UV) treatment of simulated washing wastes containing Trion X-100 (TX-100) surfactant and 4,4'-dibromodiphenyl ether (BDE-15) pollutant. The presence of nitrate accelerated the photodegradation of BDE-15 and TX-100, because they reacted with reactive oxygen species (ROS) produced from conversion between nitrate and nitrite. Due to nitrite having a stronger radical quenching property than nitrate, nitrite hindered TX-100 decay while the photodegradation rate of BDE-15 was similar to that in the presence of nitrate. This indicated that nitrate/nitrite affected BDE-15 photodegradation by photosensitization and TX-100 loss by ROS attack. An increased TX-100 concentration increased the loss of total inorganic nitrogen possibly owing to an increase in organic nitrogen formation through TX-100 nitration reactions. At pH < 7 HOONO rapidly isomerized to NO, and at pH = 7-9 it homolyzed to ONOO, which increased OH production to decay the BDE-15 and TX-100 and also increased NO formation. BDE-15 mainly underwent debromination, and some rearrangement, ring formation, nitration and hydroxylation products were detected, indicating that the produced OH and NO attacked the BDE-15 and products. Furthermore, broken-chain, carboxylation, hydroxylation and nitro products were detected by Liquid chromatography high resolution mass spectrometry (LC-HRMS). Escherichia coli was used to assess the toxicity of washing waste containing nitrate: the presence of nitrate will increase the wastes' toxicity during UV treatment. Therefore, the presence of nitrate is deleterious to the UV treatment of washing wastes, and it is important to remove nitrates and nitrites from washing waste before UV irradiation.

Copyright © 2020 Elsevier B.V. All rights reserved.