水中三氯生光降解產物的理論分析

陳 蕾,龔書睿,顧 昕

（南京林業大學土木工程學院,南京 210037）

0 引言

三氯生（又名2，4，4’—三氯—2’—羥基—二苯醚）作為一種廣譜性殺菌劑被廣泛添加于日用個人護理品中，被使用后隨著生活污水進入到水體環境[1]。研究表明三氯生可能具有生物毒性效應，它在環境中可能轉化為毒性更大的化合物[2]。光降解是三氯生環境轉化的重要途徑之一，因此對三氯生光降解產物的分析對水質安全的評價具有重要的意義。利用量子化學理論和計算機科學技術計算可以得到分子結構參數，進而可以從分子的電荷及電子云分布直接預測出有機化合物的轉化產物。

1 量子化學分析方法

通過ChemBioOffice2008繪制出三氯生的立體結構，將其導入GaussView05中，進行結構優化，修改結構優化的命令編碼，包括保存路徑、占用內存的空間% mem=800 MB，計算頻率% nproc=1，計算所用關鍵詞為# B3LYP/6-311++G** scf=tight opt freq。在Gaussian09中打開優化過的結構文件，運行程序，并將其轉換為*.fck文件。用GaussView05中打開*.fck文件，計算HOMO及LUMO的能量值，繪制分子的靜電勢分布，采用Mulliken布局分析計算各原子電荷等。

2 結果與討論

通過高斯軟件優化三氯生的分子結構，并對分子中各原子的電荷分布進行了計算，結果如圖1所示，三氯生分子中原子的靜電勢分布如圖2所示。

圖1 三氯生分子中各原子的電荷分布

從原子電荷分布圖中可以看出，1位上的C原子負電荷最大，為-2.199，同時從電子云分布圖上也可看出1位上的C-O鍵電子云密度最大，因而1位上的C-O鍵容易被缺電子的氧化性物質進行親電進攻，導致C-O鍵斷裂，形成氯酚類化合物。此外，三個C-Cl鍵中，2位上的C-Cl鍵電荷分布最不均勻，因而更容易斷裂而形成脫氯產物。

從國內外文獻報道中得知，三氯生在水中光解可能會形成氯酚和二氯酚、4,4’-二氯-2-羥基二苯醚、以及少量的光聚合體、二噁英等[3]。將量子化學計算的結果與文獻中報道的結果相比較，發現二者基本一致。

圖2 三氯生分子中原子的靜電勢分布

3 結論

本文通過量子化學計算的理論分析手段對三氯生在水中的光降解產物進行了研究，從原子電荷分布及電子云的分布情況可以得出1位上的C-O鍵容易受缺電子的氧化性物質的親電進攻，形成氯酚類化合物；2位上的C-Cl鍵容易斷裂而形成脫氯產物，這些與目前已有文獻的報道結果相一致。研究結果對揭示三氯生的光轉化途徑以及預測其環境風險具有重要的意義。

[1]Bedoux G,Roig B,Thomas O,et al.Occurrence and toxicity of antimicrobial triclosan and by-products in the environment [J].Environ Sci Pollut Res Int 2012,19(4):1044-1065.

[2]徐海麗,林毅,孫倩.三氯生的生態效應及其在環境中的遷移轉化[J].生態毒理學報,2012,03(07):225-233.

[3]Sanchez-Prado L,Llompart M,Lores M,et al.Monitoring the photochemical degradation of triclosan in wastewater by UV light and sunlight using solid-phase microextraction[J].Chemosphere 2006,65(8):1338-1347.