小水滴可自發(fā)超快降解百草枯

百草枯是一類快速滅生性除草劑，曾是一款廣泛應用于田間地頭的“除草神器”，卻因對人畜毒性強、無特效解毒劑、難以降解等特性被稱為“死亡之水”，目前已在我國全面禁售。然而，因其性能高效、價格低廉，近年來仍有不法商家將其冠以不同的商品名偷偷售賣，于是，致死率極高的百草枯服毒、投毒事件時有發(fā)生。

日前，南開大學張新星研究員團隊開發(fā)了一種在自然環(huán)境中快速、廉價、方便地降解紫精類化合物的新方法。他們通過把紫精類化合物的水溶液噴霧成微米級大小的小水滴，并結合原位質譜檢測手段發(fā)現(xiàn)，紫精類化合物在微液滴中可產生自發(fā)降解現(xiàn)象。該成果為有毒有害物質的生態(tài)環(huán)境污染治理提供了新思路，相關論文發(fā)表在《美國化學會志》上。

“從中毒機制來看，百草枯、敵草快等屬于紫精類化合物。”論文第一作者南開大學博士研究生宮矗介紹，在自然界中非常穩(wěn)定，在水體中的半衰期為23周，而在土壤中則高達6年。如果釋放到環(huán)境中，將對周圍的哺乳動物造成潛在的健康危險。尤其是紫精進入人體后，能通過一系列電子傳遞反應，生成大量具有高氧化能力的活性氧物種，造成人體臟器的快速氧化，導致多器官損害甚至功能衰竭，直至死亡。

近年來，已有不少學者揭示很多原本在液相中難以進行的化學反應，在通過載氣噴霧或者超聲霧化產生的微米級小液滴中（如加濕器產生的水霧）可以實現(xiàn)自發(fā)反應，反應速度甚至可以被加速到原本的一百萬倍。

“而且液滴的尺寸越小，這些現(xiàn)象越明顯。”南開大學化學學院研究員張新星介紹，他們通過研究發(fā)現(xiàn)，在微液滴反應體系中，只需要幾十微秒，紫精即可實現(xiàn)自發(fā)降解的超快動力學。

據介紹，這種自發(fā)降解現(xiàn)象，首先是通過微液滴表面自發(fā)生成的電子還原正二價的紫精類化合物，生成了相對不穩(wěn)定的紫精正離子自由基。以此為基礎，隨后通過Beta消除反應和霍夫曼消除反應進一步分解。

張新星表示，質譜為上述反應機理涉及的自由基和中間產物提供了有力的支持。自由電子被紫精捕獲，也為微液滴表面自發(fā)存在自由電子和羥基自由基這一國際最前沿的爭議領域提供了有力證據。

（摘自《科技日報》3.6）

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