水环境中不同类别抗生素的光化学行为：自敏化光解、溶解性物质复合效应及光致毒性

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
21007013
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
19.0万
负责人：
葛林科
依托单位：
国家海洋环境监测中心
学科分类：
B0604.水污染与控制化学
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
姚子伟；贺广凯；高会；李永东；
关键词：
水环境因子光致毒性影响机理自敏化光解抗生素

项目摘要

抗生素是水环境中广泛存在的新兴污染物，光化学降解是其重要的消减方式。本项目拟选取表层水体中常检出的4大类抗生素(氯霉素类、氟喹诺酮类、噁唑烷酮类和唑类)，研究其环境光化学行为。采用模拟实验，考察噁唑烷酮类和唑类抗生素的光解动力学、量子产率和光解路径，判断其能否发生自敏化光解。分析这4类抗生素的自敏化光解动力学与初始浓度的关系，探索自敏化作用机理。定量表达重要水环境因子对抗生素光解的复合影响，揭示影响机理，重点研究腐殖酸、Fe(III)、NO3-等对氟喹诺酮类抗生素光解的作用机理。深入研究这些抗生素的光致毒性及光解过程中抗菌活性变化，评价其生态与健康风险。通过以上研究，总结不同类别抗生素的光化学行为规律，探讨与其他类别污染物光化学反应规律的异同，为抗生素类污染物的生态风险管理及污染防治提供理论支持。

结项摘要

抗生素是水环境中广泛存在的新兴污染物，光化学降解是其重要的消减方式。本项目按计划完成了研究内容，研究了表层水体中常检出的4大类抗生素(氯霉素类、氟喹诺酮类、噁唑烷酮类和唑类)的光化学转化行为，探讨了其自敏化光解动力学、产物及重要水环境因子对光解的影响与作用机制，并着重考察了羟基自由基(•OH)氧化反应活性和路径，探索了光降解过程中抗菌活性变化，旨在深入理解其环境光化学行为规律。.深入研究了氯霉素类抗生素甲砜霉素和氟甲砜霉素的•OH参与的自敏化光氧化降解动力学、•OH氧化的反应活性和转化产物。发现在UV−vis (λ > 200 nm)照射下，其光解速率常数(k)随初始浓度(C0)减小而线性增加。•OH氧化速率常数(1.82 ~ 2.13) × 109 L•mol-1•s-1，通过鉴定这两种抗生素与•OH反应的产物，得到相应的转化路径为羟基化、加氧氧化和脱氢反应。.研究了FQs光化学转化路径、•OH氧化的反应活性和转化产物及光降解过程中抗菌活性变化。在模拟日光(λ> 290 nm)照射下，加替沙星与巴洛沙星发生了脱氟、光氧化、N1脱环丙基、哌嗪环脱除等光化学反应。9种FQs与•OH的双分子反应速率常数为(7.21 ~ 39.3) × 109 L•mol-1•s-1，选取氧氟沙星和沙拉沙星鉴定了•OH氧化的产物。进一步，发现纯水、淡水和海水中恩诺沙星和二氟沙星光降解生成了抑菌(E. coli)活性更大的产物，表现为光致毒性。.考察了噁唑烷酮类抗生素利奈唑酮的光降解动力学、影响因素与转化产物。模拟日光(λ>290 nm)照射下，与纯水中相比, 淡水、海水中利奈唑酮光解较慢，这归因于水中常见溶解性物质的影响。pH、Cl-和海水盐度对光解动力学无显著影响(p> 0.05)，但腐殖酸、NO3-和Fe(III)通过光掩蔽等效应显著抑制其光降解。不同光源照射下主要光解产物和途径均有差别，UV-vis光照下主要发生了脱氟和光致水解，而在模拟日光照射下发生了吗啉环脱氢等反应。.考察了纯水中唑类抗菌药氟康唑的光降解动力学和光化学反应类型。采用活性氧物种猝灭实验和竞争动力学方法，研究发现氟康唑发生了直接光解和•OH参与的自敏化光解，氟康唑与•OH的反应速率常数为(5.95 ± 0.58) × 109 L•(mol•s)-1，表层水体中相应的半减期为(32.41 ± 3.16) h。通过鉴定