フェノール及びアミン汚染物質のトリプレット感応型光変換における銅の阻害

Copper Inhibition of Triplet-sensitized Phototranformation of Phenolic and Amine Contaminants.

• Yanheng Pan
• Xiaoxue Ruan
• Shikha Garg
• T David Waite
• Yu Lei
• Xin Yang

抄録

天然有機物(3NOM*)の励起三重項状態は、太陽光下での有機汚染物質の光変換において重要な反応性中間体である。本研究の主な目的は、20種類のフェノール系及びアミン系汚染物質の三重項増感変換率に及ぼすCuの影響を調べることであった。調査した化合物のうち14種は、微量のCu(II)(25-500nM)の存在下で4-カルボキシベンゾフェノン(CBBP)を媒介とした光変換率の著しい低下を示した。これらの光変換速度データを数学的にモデル化し、過渡吸収分光測定を行った結果、有機汚染物質の光変換速度の低下は、光化学的に形成されたCu(I)による汚染物質のラジカル中間体の還元によるものであるという仮説を支持することができた。また、スワンニー川NOM(SRNOM)によって光増感された有機汚染物質の酸化抑制効果は、ナノモル濃度のCuの存在下でも起こる可能性があることを明らかにした。SRNOM溶液中のアミン汚染物質の酸化速度に対するCuの酸化抑制効果は、CBBP溶液と比較して有意に弱いが、フェノール類の枯渇に関してはほとんど差が見られなかった。この挙動は、NOM中に存在する酸化防止剤がアミン化合物の光変換を抑制する効果を内在しているためであり、Cuによる更なる阻害の可能性を部分的に中和していると考えられる。

Excited triplet states of natural organic matter (3NOM*) are important reactive intermediates in phototransformation of organic contaminants in sunlit waters. The main goal of this study was to explore the influence of Cu on triplet-sensitized transformation rates of twenty selected phenolic and amine contaminants. Fourteen of the compounds examined exhibited a marked decrease in their 4-carboxybenzophenone (CBBP)-mediated phototransformation rate in the presence of trace amounts of Cu(II) (25-500 nM). Both mathematical modelling of these rate data and transient absorption spectroscopic measurements support the hypothesis that the decrease in the rate and extent of phototransformation of organic contaminants is due to the reduction of radical intermediates of the contaminants by photochemically formed Cu(I). The Cu-induced inhibition of oxidation of organic contaminants photosensitized by Suwannee River NOM (SRNOM) could also take place in the presence of nanomolar concentrations of Cu. The inhibitory effect of Cu on the oxidation rates of amine contaminants in SRNOM solutions was found to be significantly weaker compared to CBBP solutions but little difference was observed on depletion of phenols. This behavior was attributed to the intrinsic inhibitory effect of the antioxidant moieties present in NOM on phototransformation of amine compounds, partially neutralizing the potential for further Cu inhibition.