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(yīng)用于田間地頭的“除草神器”，卻因?qū)θ诵蠖拘詮?、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(jié)合原位質(zhì)譜檢測手段發(fā)現(xiàn)，紫精類化合物在微液滴中可產(chǎn)生自發(fā)降解現(xiàn)象。該成果為有毒有害物質(zhì)的生態(tài)環(huán)境污染治理提供了新思路，相關(guān)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(yīng)，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(dǎo)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(yīng)，在通過載氣噴霧或者超聲霧化產(chǎn)生的微米級小液滴中（如加濕器產(chǎn)生的水霧）可以實現(xiàn)自發(fā)反應(yīng)，反應(yīng)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?！蹦祥_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(yīng)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(jù)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(chǔ)，隨后通過Beta消除反應(yīng)和霍夫曼消除反應(yīng)進一步分解。

張新星表示，質(zhì)譜為上述反應(yīng)機理涉及的自由基和中間產(chǎn)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(lǐng)域提供了有力證據(jù)。

（摘自《科技日報》3.6）