シリンゴール/シリンガルアルデヒドの-OH誘起分解進行に及ぼすpHの影響と健康影響

Effect of pH on ·OH-induced degradation progress of syringol/syringaldehyde and health effect.

• Zexiu An
• Jianfei Sun
• Dandan Han
• Qiong Mei
• Bo Wei
• Xueyu Wang
• Ju Xie
• Jinhua Zhan
• Maoxia He

抄録

シリンゴール及びシリンアルデヒドは、リグニンの熱分解やパルプ工場排水の排水に伴って大気中及び排水中に広く存在する汚染物質であり、その水酸化分解機構や動態、健康影響評価について理論的な研究を行った。本研究では、大気中及び廃水中の高濃度及び低濃度硝酸環境下での水酸化分解機構と反応速度論、及び健康影響評価について理論的に研究した。また、これらの水酸化分解過程における反応機構及び速度定数に及ぼすpHの影響についても十分に検討した。その結果、水溶液はほとんどの反応のエネルギー障壁を低下させ、初期反応の反応性秩序を変化させることで、-OH誘起分解反応において正の役割を果たしていることが示唆された。SyとSya(アニオン性のシリングオールとシリングアルデヒドのアニオン性種)では、HSyとHsya(中性のシリングオールとシリングアルデヒドの中性種)に比べて、ほとんどの初期反応経路が発生しやすいことがわかった。pHを1から14に上昇させると、排水中の-OHを含むシリングゴール及びシリングアルデヒドの全体的な速度定数（298Kで）は、それぞれ5.43×10から9.87×10Ms及び3.70×10から1.14×10Msに増加した。NOが多い環境では4-ニトロシリンゴールが最も好ましい生成物であり、NOが少ない環境では開環酸素化剤が最も好ましい生成物であった。また、メトキシフェノール類の分解及び無害な化合物への変換には、-OHが重要な役割を果たしていることが明らかになった。

Syringol and syringaldehyde are widely present pollutants in atmosphere and wastewater due to lignin pyrolysis and draining of pulp mill effluents. The hydroxylation degradation mechanisms and kinetics and health effect assessment of them under high and low-NO regimes in atmosphere and wastewater have been studied theoretically. The effect of pH on reaction mechanisms and rate constants in their ·OH-initiated degradation processes has been fully investigated. Results have suggested that aqueous solution played a positive role in the ·OH-initiated degradation reactions by decreasing the energy barriers of most reactions and changing the reactivity order of initial reactions. For Sy and Sya (anionic species of syringol and syringaldehyde), most initial reaction routes were more likely to occur than that of HSy and Hsya (neutral species of syringol and syringaldehyde). As the pH increased from 1 to 14, the overall rate constants (at 298 K) of syringol and syringaldehyde with ·OH in wastewater increased from 5.43 × 10 to 9.87 × 10 M s and from 3.70 × 10 to 1.14 × 10 M s, respectively. In the NO-rich environment, 4-nitrosyringol was the most favorable product, while ring-opening oxygenated chemicals were the most favorable products in the NO-poor environment. On the whole, the NO-poor environment could decrease the toxicities during the hydroxylation processes of syringol and syringaldehyde, which was the opposite in a NO-rich environment. ·OH played an important role in the methoxyphenols degradation and its conversion into harmless compounds in the NO-poor environment.

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