Introduction PAHs are carcinogenic compounds formed from

Page 1. Fig Introduction PAHs are carcinogenic compounds formed from fossil fuel combustion. They are degraded by sunlight in natural waters. ...
3 downloads 12 Views 241KB Size
pyrene

phenanthrene

anthracene

Conclusions These results contrast with those we previously  obtained for pyrene, which exhibited: 1) a salt  effect suggesting the role of charged species in a  rate limiting step in the kinetic mechanism; and  2) DOM effects other than simple competitive  absorption suggesting sensitization through  binding. This suggests that these PAHs undergo  different photodegradation pathways , possibly via  a photoionization mechanism for pyrene vs. direct  photolysis for phenanthrene and anthracene.  They also likely have different binding constants  to humic acid with pyrene being more strongly  bound and its photolysis thus affected beyond  simple light absorption effects. 

1 .6 420

1 .4

1.300E+06 1.000E+06 7.503E+05 5.038E+05 2.503E+05 2.250E+05 2.007E+05 1.759E+05 1.501E+05 1.402E+05 1.302E+05 1.202E+05 1.108E+05 1.003E+05 9.045E+04 8.050E+04 7.056E+04 6.062E+04 5.067E+04 4.073E+04 3.078E+04 2.039E+04 1.500E+04 1.250E+04 10000 7500 5000 2500 1000 0.000 -1000 -2500 -5000

400

1 .2 380

1 .0 360

0 .8 B

Molecular structures

Results Phenanthrene photolysis followed first order kinetics, with an estimated  photodegradation half‐life in sunlight in pure water of 10.3 ± 0.7 hours, in the  mid‐range of previously published results. Photolysis rate constants decreased by  a factor of 5 in solutions with humic acid concentrations from 0 to 10 mg C L‐1.  This decrease could be modeled entirely based on competitive light absorption  effects due to the added humics. No significant ionic strength or oxygen effects  were observed, consistent with a direct photolysis mechanism. In the absence of  significant solution medium effects, the photodegradation lifetime of  phenanthrene will depend only on solar fluxes (i.e. temporal and seasonal  changes in sunlight) and not vary with a freshwater to marine environment.  Similar results were observed for anthracence. , However the photolysis rate  was significantly faster than phenanthrene.  The anthracene half‐life was  estimated to be 1.5 minutes.  Solid phase micro‐extraction GC/MS and fluorescence quenching approaches  to measuring DOM‐PAH binding coefficients were investigated.  The  fluorescence quenching approach was found to be more sensitive and suitable  for undergraduate student capabilities.  Binding coefficients of 0.0352 for  chrysene and 0.056 L/mg humic acid for benzo(a) anthracene were measured in  pure water.   [Phenanthrene (uM)]

Introduction PAHs are carcinogenic compounds formed from  fossil fuel combustion. They are degraded by  sunlight in natural waters. Our study examines the  effect of salts and humic acids (produced from  degrading  plants) on the rates, pathways and  products of PAH photolysis in water.

340

0 .6 320

Fig

0 .4 0 .2

300

280

0 .0 0

10

20

30

40

50

60

T im e (m in u te s )

Fig. 1 Concentration vs. time  For irradiated phenanthrene in water

260 300

350

400

450

500

550

600

650

A

Fig. 2. 3D excitation‐emission matrix Fluorescnce spectrum of phenanthrene . Post‐irradiation, peak intensities dcerease