【摘 要】
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磺胺类抗生素在水环境中的污染已引起人们的广泛关注。目前,已有多种磺胺类抗生素在水环境中被检测到。虽然它们在水环境中的含量比较低,甚至其浓度在国家检测标准线以下,但是它
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磺胺类抗生素在水环境中的污染已引起人们的广泛关注。目前,已有多种磺胺类抗生素在水环境中被检测到。虽然它们在水环境中的含量比较低,甚至其浓度在国家检测标准线以下,但是它们对生态环境以及人类健康潜在的危害却不容小视,所以研究磺胺类抗生素在水环境中的降解具有重要意义。
光化学降解是水环境中磺胺类抗生素降解的重要途径。光降解会受到诸多因素的影响,如水体的pH、化合物结构、光源、溶解氧、水体中存在的可溶性有机物(DOM)等。富里酸是水环境中可溶性有机物的典型代表,具有光化学活性,对磺胺类抗生素的光降解有重要影响。本文筛选了水环境中检出率较高且结构差异较大的四种磺胺类抗生素作为研究对象,研究了它们在纯水中的光降解行为;通过改变水中富里酸浓度,考察了富里酸对这四种磺胺类抗生素光降解的影响。
本文得到的结论如下:
(1)在纯水中紫外可见光(UV-vis)的照射下,四种磺胺类抗生素均可以发生光化学降解,光反应符合准一级反应动力学,相关系数R2>0.98。通过异丙醇添加实验和除氧实验,发现光降解过程包括直接光降解和自敏化光解,但自敏化光解的机理不同。磺胺二甲基嘧啶和磺胺嘧啶可以与自敏化产生的羟基自由基(·OH)反应而发生光降解,自敏化过程产生的单线态氧(1O2)不能与其反应;对于磺胺甲噁唑和磺胺异噁唑,自敏化产生的·OH和1O2都是有效的氧化活性物质,均能与其反应使其发生光降解。
(2)水中富里酸浓度的大小对磺胺类抗生素的光化学降解产生重要影响:对于磺胺二甲基嘧啶和磺胺嘧啶,富里酸浓度较高(20 mg/L,50 mg/L,100 mg/L)时会促进其光降解,浓度较低时(2 mg/L)不利于光降解;对于磺胺甲噁唑和磺胺异噁唑,低浓度富里酸(0.2 mg/L,2 mg/L)会促进其光降解,高浓度富里酸(20 mg/L,50 mg/L,100 mg/L)则抑制其光降解。
(3)水中富里酸存在时,四种磺胺类抗生素的光降解过程包括直接光降解、间接光降解和自敏化光解。间接光降解过程中,富里酸光敏化作用生成3FA*和1O2。对于磺胺二甲基嘧啶和磺胺嘧啶,3FA*能与之反应促进降解,1O2不是有效的氧化活性物质;对于磺胺甲噁唑和磺胺异噁唑,1O2能促进光降解,3FA*对光降解不起作用。
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