Fotochemie perzistentních organických polutantů v přírodním a umělém sněhu a ledu

Mgr. Romana Kurková, Ph.D.

Doctoral thesis

Photochemistry of organic pollutants in ice and snow

Abstract:

Organofosfátové pesticidy jsou celosvětově hojně používány, neboť nahrazují více toxické organochlorové pesticidy. Fenitrothion a methyl-parathion, jejichž strukturní vzorce jsou velmi podobné, patří mezi organofosfáty, které mohou přímo absorbovat UV záření a podléhat tak reakci v roztoku i v ledu. V této disertační práci byly zjištěny jako hlavní fotoprodukty v ledu i vodě oxony, nitrofenoly a také methyl-parathion jako produkt degradace fenitrothionu. Ve druhé studii byly analyzovány kontaminované vzorky sněhu připravené různými způsoby. Vodné roztoky byly rozprašovány do kapalného dusíku (-196 °C) nebo do chlazené komory (-35 °C). Byl měřen specifický povrch umělého sněhu na základě fotodegradace valerofenonu a povrchového pokrytí monomolekulární vrstvou hydrofobní látkou, jehož hodnota činila 400 cm2 g-1. Difúze a omezená pohyblivost benzylových radikálů byly sledovány pomocí bimolekulární reakce 4-methyldibenzyl ketonu známé jako Norrishova reakce typu I. Rovněž byl určován “cage” efekt vyjadřující pravděpodobnost radikálové rekombinace této reakce a jeho teplotní závislost.

Abstract:

Organophosphorus pesticides are widely used throughout the world, which mitigates the use of more toxic organochlorine pesticides. Fenitrothion and methyl-parathion (with very similar structures) are among the organophosphates that can absorb directly ultraviolet (UV) light and undergo transformations in liquid solutions and in ice. In this thesis, the main photoproducts in ice and water found were oxons, nitrophenols and denitration product in the case of fenitrothion. Contaminated snow samples prepared by different methods were also investigated. Aqueous solutions were sprayed into liquid nitrogen (-196 °C) or inside a walk-in-chamber at (-35 °C). The specific surface area of artificial snow was measured to make up ~ 400 cm2 g-1 based on the photodegradation of valerophenone and surface coverage by hydrophobic compound. The diffusion and restrictions of benzyl radicals were explored based on the bimolecular reaction known as the Norrish type I process of 4-methyldibenzyl ketone. The temperature dependent cage effect (probability of radical recombination) of such a reaction in artificial snow was investigated.

Keywords

pesticidy, organofosfáty, fenitrothion, methyl-parathion, bimolekulární reakce, sníh, led, fotochemie

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 3. 2011

Thesis defence

• Date of defence: 19. 4. 2011
• Supervisor: prof. RNDr. Petr Klán, Ph.D.
• Reader: doc. Ing. Jan Tříska, CSc., prof. RNDr. Zdeněk Friedl, CSc., Ing. Anton Kočan, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Chemistry (4-years) / Environmental Chemistry