环境光化学基本原理——环境光化学是研究环境中化学物质在光辐射下的化学特性、行为和效应以及利用光化学的原理与方法控制化学污染的一门学科.太阳辐射透过大气层到达地表,在此过程中,太阳辐射作用于地球系统,使大气圈、水圈以及土壤圈表层的各种化学物质发生各种物理和化学过程.环境光化学包括大气环境光化学、水环境光化学以及土壤表面光化学,除天然环境介质光化学外,还涉及环境光生物化学以及污染控制光化学等四.
当光子被农药或其它有机物分子吸收以后,光子被湮灭,其能量传递给分子,分子的电子结构随之发生变化,从而产生各种类型的电子跃迁,形成具有较高能量的激发态.激发态的寿命是有限的,其激发能将很快失去.激发能耗散的主要途径有光物理过程和光化学过程.
光物理过程 光物理过程可以理解为物质分子各激发态间或各激发态与基态之间发生相互转化的跃迁过程.一些重要的光物理过程可以分为辐射和无辐射过程,光物理辐射过程是指分子的各电子组态之间通过发射或吸收光子而实现相互转化的过程,这一过程可以通过光谱学(如紫外一可见吸收光谱、分子荧光光谱、磷光光谱等)来了解.光物理无辐射过程分为系内转换和系间窜跃.
sl—sO+热量:发生热失活,受激发的分子与其它的分子碰撞,激发能以热能的形式耗散,称为系内转换.
s1一T1+热量:不同电子激发态组态之间的跃迁,称为系间窜跃.Tl—sO+热量:激发三重态与基态之间的跃迁,也称为系间窜跃.
光化学过程 光化学过程是指分子吸收光能(通常是紫外光和可见光)后而发生的各种化学反应.光化学反应与一般的热化学反应存在一定的差别:
(1)光化学反应的活化主要是通过分子吸收一定波长的光来实现的,而热化学反应的活化主要是分子从环境中吸收热能而实现的:
(2)光化学反应受温度的影响小,有些反应可在接近0K发生;
(3)一般而言,光活化的分子与热活化的分子的电子分布及构型有很大的不同,光激发态的分子实际上是基态分子的电子异构体.被光激发的分子有较高的能量,可以得到内能高的一些产物,如自由基、双自由基等.光化学过程是一个比较复杂的反应过程,其中涉及到多个过程和分步反应,如果引发光化学反应的能量直接来自光能,常称这类反应(过程)为“初级光化学反应(过程)”,而由初级光化学反应产物发生的化学反应则称为“次级光化学反应(过程)”.初级光化学反应主要包括以下几种类型:光分解、分子内重排、光异构化、光二聚合、氢的提取以及光敏化反应等.