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冰雪环境光化学是一门新兴的学科,冰雪是一类重要、普遍的环境介质,在相同或相似的光照条件下比较研究冰和水中污染物的光化学行为,这有助于揭示冰雪光化学与水生光化学之间的异同。抗生素因“假持久性”以及能诱发菌群的抗药性而备受关注,其作为新型污染物普遍存在于中国北方结冰的水环境中。本文选择四环素类抗生素(TCs:四环素(TC))、磺胺类抗生素(SAs:磺胺甲二唑(SMT)、磺胺氯哒嗪(SCP))、氟喹诺酮类抗生素(FQs:恩诺沙星(ENR)、二氟沙星(DIF))等典型抗生素作为目标化合物,比较了在模拟日光(λ>290 nm)照射下不同水体(纯水、淡水、海水)冰相和水相的光降解动力学,研究了不同相中溶解性物质(腐殖酸(HA)、Cl-、NO3-和Fe(Ⅲ))对光降解的影响及作用机制,以揭示冰雪环境光化学和水环境光化学的异同。结果表明,在模拟太阳光(500 W汞灯,λ>290 nm)照射下,5种抗生素均发生光降解,反应遵循一级反应动力学。同一种抗生素在冰相与水相中光降解相对快慢顺序存在异同。例如,在不同水体中,冰相TC的光解快慢顺序为海水冰中>淡水冰中>纯水冰中,而在水相中光解快慢顺序与冰相不同,为淡水中>海水中>纯水中;SMT在冰相与水相中光解速率为海水(冰)>淡水(冰)>纯水(冰);SCP在冰相中的光解速率为海水冰>淡水冰>纯水冰,在水相中为海水>纯水>淡水;在冰相中与水相中两种氟喹诺酮类抗生素的光解速率为海水(冰)>淡水(冰)>纯水(冰)。进一步考察了自然水体中的主要溶解物质(Cl-,HASS,NO3-和Fe(Ⅲ))对抗生素光降解的影响,研究发现不管是在水相中,还是在冰相中,主要溶解性物质Cl-、HASS、NO3-和Fe(Ⅲ)对TC的光降解动力学均具有促进作用,光解作用均随着浓度的升高增强,但促进的程度存在差异。另外,在冰相中HASS、NO3-和Fe(Ⅲ)对ENR具有促进作用,Cl-对ENR、DIF无明显作用,HA对DIF显现出低浓度抑制,高浓度促进的现象;在水相中HA、NO3-和Fe(Ⅲ)对ENR、DIF均具有促进作用,Cl-对ENR无明显作用,而对DIF却具有抑制作用,但抑制作用不明显。这些溶解性物质对抗生素光解的促进与抑制作用能够解释海水冰、淡水冰、纯水冰与海水、淡水、纯水中有机污染物光降解能力强弱的差异。进一步,将实验数据外推到实际环境,评估冰表面和水体表层抗生素光化学降解的环境半减期,发现抗生素的光解半减期不仅依赖于光降解发生的纬度与季节,还受到反应基质(冰/水)的影响。以上研究揭示了冰中和水中特定抗生素光化学转化行为的异同,这对于准确评价寒冷环境中此类新型污染物的归趋和风险具有重要意义。