相对湿度对铁锰氧化物表面甲基对硫磷降解行为的影响

摘要

土壤中有机磷农药的污染问题引起了广泛的关注，探索有机磷农药在土壤铁锰氧化物表面的环境行为对厘清该类污染物在环境中的归宿至关重要。研究了水分有限条件下7种不同晶型铁、锰氧化物对甲基对硫磷的降解行为。结果表明，甲基对硫磷在铁氧化物和铁锰氧化物表面主要发生水解反应，锰氧化物表面同时发生水解和氧化反应。相对湿度在33%～76%时，铁氧化物对甲基对硫磷的水解速率最高(1.37×10^-2 h^-1)；锰氧化物对甲基对硫磷降解的速率(K_obs)与相对湿度之间呈现明显的负相关，相对湿度从5%升至100%时，K_obs值从0.66 h^-1下降至0.31 h^-1。此外，α-MnO₂对甲基对硫磷降解的速率(0.276 h^-1·m^-2)比针铁矿(0.010 6 h^-1·m^-2)和铁锰氧化物(0.004 03 h^-1·m^-2)高2～3个数量级。铁氧化物和锰氧化物表面羟基和Lewis酸位点共同控制甲基对硫磷的水解行为；然而，铁锰氧化物对甲基对硫磷的水解仅受表面Lewis酸位点影响。本研究的结果强调水分有限条件下铁、锰氧化物对有机磷农药降解行为的影响，也揭示了该类污染物在土壤环境中可能被长期忽略的非生物转化行为。

关键词

铁锰氧化物 / 甲基对硫磷 / 相对湿度 / 降解行为

基金资助

国家自然科学基金（41702267）; 武汉工程大学科学基金（K201935）;武汉工程大学研究生教育创新基金（CX2022423）