阿昔洛韦在水环境中的光降解行为及机理的研究

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近年来,药品与个人护理品(PPCPs)作为一类新兴的环境污染物而备受关注。阿昔洛韦作为第二代广谱抗病毒药物,被广泛用于单纯疱疹病毒所致的各种感染。研究表明因其具有较低的LogKOW,主要分布于水相中。阿昔洛韦可通过多种途径进入水体并对水生生态系统带来威胁,同时影响人类身体健康。近几年来,在广州市市政污水污水处理厂中陆续检出阿昔洛韦这种微量有机污染物。阿昔洛韦在自然水体中的光化学行为以及光解过程中的副产物及其毒性,以及对水生生物的生态风险值得关注。光化学降解是表层水体中大多数PPCPs污染物的一个重要的去除方式,自然水体环境中存在的有机污染物可以在光的照射下发生各种复杂的光化学反应。目前,关于阿昔洛韦光降解的研究缺乏系统性,关于光解机制、光解产物以及环境因子的影响和机制尚不明确。本文主要研究模拟太阳光照射下,阿昔洛韦在水环境中的光解动力学、光降解机理、光解路径以及光降解产物的毒性。通过模拟自然水体,考察环境因子对阿昔洛韦光解的影响,并分析其影响机制。旨在深入了解其在自然水体中的迁移转化规律,为评价其环境归趋和生态风险提供理论依据。论文首先考察了模拟太阳光下,阿昔洛韦在不同初始浓度以及pH情况下的光降解行为。最后,通过猝灭实验,研究了阿昔洛韦的光解机制。结果表明,阿昔洛韦在模拟太阳光照射下可以发生光降解,且其降解过程符合准一级动力学方程。阿昔洛韦的光降解主要为负离子形态阿昔洛韦的自敏化光降解。在10 mg·L-1的浓度范围内,初始浓度对其光降解的影响不大。而pH值的变化,显著影响了阿昔洛韦的光解速率,pH值越大,阿昔洛韦的降解速率越快。由阿昔洛韦的解离形态分布推断负离子形态的阿昔洛韦更容易发生光解。论文还研究了水环境中各种形态的无机氮(NO3-,NO2-,NH4+),水体pE值变化、腐殖酸以及碳酸氢根离子的存在对其光解的影响。结果表明,NO3-与NO2-均促进阿昔洛韦的降解,而且随着NO3-和NO2-浓度的增加,其促进作用逐渐增强。主要由于NO3-与NO2-在光照下能产生活性氧物种来促进阿昔洛韦的光解。NH4+对阿昔洛韦的光解基本无影响,是由于NH4+在紫外可见光范围内没有光吸收,既不会通过竞争吸光来抑制阿昔洛韦光解,也不会产生活性氧物种来促进其光解。模拟水体pE值发生变化时,无机氮对阿昔洛韦光解的影响表明,当NO2-和NH4+共存时,对阿昔洛韦的光解主要表现为NO2-的影响,当NO2-和NO3-共存时,两者对阿昔洛韦的光解存在拮抗作用。腐殖酸对阿昔洛韦的光解有抑制作用,是由于腐殖酸与阿昔洛韦存在竞争光吸收以及对活性氧物种的猝灭作用。HCO3-对阿昔洛韦的间接光解具有促进作用,由于HCO3-与·OH发生反应后生成了高选择性氧化剂CO3·-,与阿昔洛韦发生了氧化反应,从而促进了阿昔洛韦的降解。论文对阿昔洛韦在光降解过程的产物进行了HPLC/MS/MS测定,并采用发光菌实验法对其产物毒性进行了研究。通过对图谱的分析,推测出阿昔洛韦的光解产物主要为·OH加成取代的产物,光解反应路径主要为·OH参与的光氧化路径。发光菌实验表明,阿昔洛韦的光降解过程中生成了比母体产物具有更高风险的中间产物。
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