水體中PPCPs的光降解特性研究VIP

1、 得分：_課程論文2008 2009 學(xué) 年 第 二 學(xué)期課程名稱：有機(jī)污染化學(xué)課 程 號(hào)：23339 論文題目：水體中PPCPs的光降解特性研究學(xué)科專業(yè)：環(huán)境工程學(xué) 號(hào)：XX姓 名：XX任課教師：XX 二九年 五 月 水體中PPCPs的光降解特性研究摘要：地表水中PPCPs的降解特性通常是在紫外光線照射下研究的，使用紫外燈1發(fā)射出254nm波長(zhǎng)的紫外光以及純水中紫外燈2發(fā)射出254nm和185nm波長(zhǎng)的紫外線研究檢測(cè)出30種PPCPs的降解特性。紫外燈1和紫外燈2對(duì)這30種物質(zhì)的光降解速率分別為從3%（茶堿）到100%（雙氯芬酸）和15%（克拉霉素）到100%（雙氯芬酸）。這一研究結(jié)果表明紫

2、外燈2通過照射光解水分子產(chǎn)生OH自由基，使得其對(duì)PPCPs的降解比紫外燈1更有效。我們可以假定新諾明（磺胺甲惡唑）、磺胺間甲氧嘧啶、磺胺地托辛、磺胺二甲嘧啶等所有的PPCPs包括新諾明在內(nèi)的光降解速率，是由在紫外燈1的照射下導(dǎo)致化學(xué)鍵的斷裂決定的，這些化學(xué)鍵包括-SO2-和他的側(cè)鏈基團(tuán)、C-S鍵和N-H鍵等。一些帶有酰胺基的PPCPs在紫外燈1的照射下是非常穩(wěn)定的，比如環(huán)磷酰胺和避蚊胺（DEET）。我們應(yīng)該考慮使用一些高級(jí)氧化法（AOPs）如UV/H2O2或者UV/O3來更有效地去除這類物質(zhì)（PPCPs）。關(guān)鍵詞：藥品和個(gè)人護(hù)理用品（PPCPs）、藥品、紫外、真空紫外、氣質(zhì)聯(lián)用色譜、光降解1、

3、引言在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，大量的PPCPs（藥品及個(gè)人護(hù)理用品）被用于人類以及獸類的健康。已經(jīng)有人報(bào)道了污水處理廠出水和河流水體中出現(xiàn)PPCPs，包括抗生素、克拉霉素等，這些PPCPs數(shù)量達(dá)到數(shù)十種，濃度也達(dá)到納克級(jí)（ng/L）和微克級(jí)（ug/L）。如果不能在污水處理廠里有效地去除這些物質(zhì)，這些物質(zhì)進(jìn)入水體會(huì)產(chǎn)水生環(huán)境污染。這一現(xiàn)象已經(jīng)引起人們廣泛關(guān)注的飲用水、回用水、再生水以及水生生態(tài)系統(tǒng)的安全問題。因此，供水系統(tǒng)中的PPCPs必須去除或者降解，并使之不能對(duì)水體環(huán)境造成污染。近年來，已有很多關(guān)于污水處理工藝處理能力的研究報(bào)道，如傳統(tǒng)生物處理工藝、膜生物反應(yīng)器工藝、活性炭吸附處理工藝、紫外處理、氯氧化和

4、臭氧氧化等，這些工藝都可以用來去除PPCPs。Zwiener和Frimmel研究表明氯貝酸和雙氯芬酸不能被去除，而在使用缺氧好氧過程的活性污泥處理工藝中能夠去除初始濃度的95%，其中布洛芬的濃度在活性污泥中降低約40%，在好氧生物膜反應(yīng)器中降低約35%。因此，生物處理工藝對(duì)PPCPs去除的處理能力主要取決于該工藝具體的工藝特性以及所需要處理的PPCPs。Hubert和Ternes通過確定與環(huán)境有關(guān)藥品的二級(jí)速率反應(yīng)常數(shù)，來估算水處理過程中的二氧化氯對(duì)藥品的氧化能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二氧化氯只對(duì)氧化某些化合物有效，比如磺胺類藥物、大環(huán)內(nèi)酯物、抗生素以及雌性激素等。紫外處理作為一種很流行的飲用水消毒處理

5、方法，并不適用于污水處理系統(tǒng)中的PPCP的去除。Lopez et等人研究了水溶液中藥物中間體在紫外和紫外H2O2處理下的降解，研究發(fā)現(xiàn)在光照氧化處理下的兩種藥物（5-甲基-1，3，4-thiadiazole-2甲硫醇和5-甲基-1，3，4-thiadiazole-2硫醇）的降解速度要比直接光降解快。在直接光解時(shí)，較低的初始濃度降解速度更快，而且降解效率更大。Vogna et 指出當(dāng)僅僅使用紫外處理工藝處理氨甲酰氮草（痛立定）時(shí)，其降解效率很低；而當(dāng)使用紫外H2O2 時(shí)，則能很高效地降解該物質(zhì)。綜合以上的研究，我們可以發(fā)現(xiàn)只有很少一部分藥物在PPCPs的紫外去除方面有所研究。而然，就如上面所提到

6、的，在水體環(huán)境中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)很多種PPCPs藥物。因此，為了獲得水體可能存在的各種藥物的降解特性，我們需要通過參考大量藥物在紫外照射處理下的降解效率。本研究的目的是找出PPCPs在紫外處理下的一般降解特性。地表水是在發(fā)出254nm波長(zhǎng)的紫外燈的照射下研究的。此外，也比較在PPCPs降解中分別在254nm和185nm兩種波長(zhǎng)下的紫外燈的功率。該研究的結(jié)果將給出有關(guān)使用紫外處理作為PPCPs降解處理方法的處理能力研究的有用數(shù)據(jù)。2、材料和方法2.1、PPCPs的調(diào)查和實(shí)驗(yàn)用水準(zhǔn)備根據(jù)與消費(fèi)和環(huán)境的密切相關(guān)程度，挑選30種PPCPs作為本次研究的實(shí)驗(yàn)對(duì)象。這30中物質(zhì)的名稱、用途列于表1（見下表）。以上

7、30中PPCPs主要是一些鎮(zhèn)痛劑、心肌梗塞藥物、抗生素、止癢藥、抗腫瘤藥物、殺蟲劑、驅(qū)寄生蟲藥物、NMAD等藥物。其中大部分可以在日本的河流水體和污水處理廠出水中檢測(cè)到。30種PPCPs中有28種是可以在日本光和公司成產(chǎn)出產(chǎn)品中檢測(cè)到。當(dāng)然左氧氟沙星（丙烯酰胺）和頭孢拉定兩種藥物除外。PPCPs在4水中溶解度低，且殘留量小，所以用甲醇或者丙酮作為試劑配制PPCPs溶液，其濃度范圍為1001000mg/L。這些PPCPs的分子量從151.165（對(duì)乙酰氨基酚）到747.964（克拉霉素）；辛醇/水分配系數(shù)（Kow）從-1.30（四環(huán)素）到5.12（甲滅酸）；pKas從1.40（安替比林）到9.4

8、2（心得安）。為了準(zhǔn)確測(cè)定這30中PPCPs的光降解能力的大小，測(cè)試用水是由Nisso Shoji Co有限公司生產(chǎn)的超純水（PW），要求其中PPCPs的平均濃度低于50ug/L。在配制測(cè)試水樣時(shí)，取每種儲(chǔ)備液2.2ml到一個(gè)300ml的燒瓶中。儲(chǔ)備液中的甲醇和丙酮在37使用氮?dú)獯得摚ǖ獨(dú)饬髁?-4L/min）,可以防止PPCPs吸收紫外能量，影響紫外處理時(shí)的PPCPs的去除效果。經(jīng)過吹脫后燒瓶中剩下PPCPs，向燒瓶中加入適量的超純水，使燒瓶中的30中PPCPs溶解，并用磁力攪拌器攪拌混勻。溶液至少要連續(xù)攪拌12h，使PPCPs能充分溶于水。攪拌過后，用0.45um的濾膜過濾溶液，去除其中不

9、溶的部分。濾液用超純水定容到22L；pH用0.1M的磷酸氫二鉀磷酸二氫鈉磷酸鹽緩沖溶液調(diào)到7.0。最后，在實(shí)驗(yàn)過程中將1LPPCPs溶液與21L水混合用作測(cè)試水。測(cè)試水樣中30中種PPCPs的初始濃度范圍從5ug/L（克倫特羅）到137ug/L（氧四環(huán)素）。2.2、試驗(yàn)條件紫外處理是在一個(gè)內(nèi)徑30cm、高1087mm的圓形不銹鋼反應(yīng)器中進(jìn)行。每次實(shí)驗(yàn)過程中，在反應(yīng)器上部用攪拌器連續(xù)不斷地?cái)嚢瑁ㄞD(zhuǎn)速300rpm）。反應(yīng)器中放入紫外燈，并用石英循環(huán)冷卻外套將其與測(cè)試水樣隔開。反應(yīng)器外用水循環(huán)泵使冷卻水循環(huán)確保反應(yīng)器內(nèi)的溫度保持在20。實(shí)驗(yàn)使用兩種紫外燈，分別是8瓦的紫外波長(zhǎng)254nm的紫外汞燈1和

10、10瓦的紫外波長(zhǎng)254nm、185nm的紫外汞燈2，紫外燈1和燈2的照射強(qiáng)度分別為0.384和0.388 mW/cm2。在水處理中，使用廣泛的是波長(zhǎng)在254nm的紫外燈。一般來說，這是由于紫外波長(zhǎng)小于200nm（如185nm）能夠光解水，并產(chǎn)生OH自由基和H離子形式。而當(dāng)用紫外光照射水時(shí)，就是光解水產(chǎn)生的OH自由基氧化水體中的有機(jī)物。為了確定30種PPCPs的去除效率，實(shí)驗(yàn)使用上面提到的2種紫外燈照射含30種PPCPs的測(cè)試水樣。2.3、PPCPs的定量實(shí)驗(yàn)采用LC/MS/MS同時(shí)測(cè)量30種PPCPs的含量。液相采用Alliance Water公司生產(chǎn)的高效液相色譜儀，MS/MS使用Quatt

11、ro的API串聯(lián)質(zhì)譜儀。LC/MS/MS控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)是由Waters公司設(shè)計(jì)的MasslynxTM Software系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)樣品直接進(jìn)入LC/MS/MS系統(tǒng)進(jìn)行PPCPs定量分析。液相系統(tǒng)的分離柱使用Waters SunFire 的C18色譜柱（2.1mm×150um，5um）；進(jìn)樣量為10um；流動(dòng)相流速為0.2ml/min；流動(dòng)相由蒸餾水、甲醇和1%的甲酸組成。質(zhì)譜檢測(cè)是在ESI陽極模型中進(jìn)行。為了同時(shí)分析30種PPCPs，選擇改變流動(dòng)相的極性的梯度洗脫方式。同時(shí)分析30種PPCPs的最小檢測(cè)限（LOD）和檢測(cè)范圍（LOQ）是由每種PPCPs濃度范圍0100ug/L的

12、標(biāo)準(zhǔn)溶液的LC/MS/MS測(cè)定結(jié)果決定的。每種溶液平行測(cè)定3次，計(jì)算每種PPCP的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，然后得到標(biāo)準(zhǔn)偏差與平均值的比值，即變化系數(shù)。根據(jù)濃度最低的和變化系數(shù)小于20%的溶液的標(biāo)準(zhǔn)偏差（），計(jì)算出LOD（3）和LOQ（10）（見表2）。本研究中同時(shí)定量分析30種PPCPs的LOQ范圍0.0321.775ug/L，LOD范圍0.0100.533 ug/L，使用這些數(shù)據(jù)計(jì)算每種PPCPs的降解率。3、結(jié)果和討論3.1、30種PPCPs的紫外降解特性圖1給出了在用紫外燈1和2分別處理10分鐘的不同處理組的PPCPs的降解速率。紫外處理的典型要求劑量是40140mJ/cm2。本研究中，紫外燈

13、1和2的10分鐘處理的紫劑量分別是230.4 mJ/cm2和232.8 mJ/cm2。然而，只有5種PPCPs（酮洛芬、雙氯芬酸、頭孢拉定、新諾明和磺胺莫托辛）在紫外燈1和2照射10分鐘下，降解同時(shí)達(dá)到90%以上。因此，當(dāng)單獨(dú)使用一種紫外燈時(shí)，需要選擇一個(gè)合適的照射劑量，使得每種PPCPs的降解都達(dá)到90%以上。這也就表明把紫外照射處理作為污水處理廠出水中PPCPs的降解的唯一處理方法是不夠的，即使有幾種PPCPs在紫外照射下降解的非常迅速，如雙氯芬酸和新諾明。另一方面，正如上面所提到的，對(duì)雙氯芬酸紫外照射10分鐘能夠使其初始濃度的90%以上的到降解而不需要紫外燈的選用，這就表明這種PPCP在

14、單獨(dú)紫外照射下的降解速度比其他的PPCPs更快。Vogna et al.報(bào)道了雙氯芬酸在第一個(gè)30分鐘和30分鐘之后的直接光解作用要顯著，而在使用H2O2和17瓦單色汞燈（254nm）照射強(qiáng)度2.7×10-6E/s時(shí)，雙氯芬酸的光衰減明顯下降。他們的研究也指出紫外單獨(dú)照射90分鐘而沒有發(fā)生礦化作用，則雙氯芬酸主要發(fā)生脫氯反應(yīng)。雖然雙氯芬酸的紫外照射下的脫氯反應(yīng)在本研究中沒有提到，但是很明顯在前10分鐘的紫外照射下雙氯芬酸的降解十分迅速。Buser et al報(bào)道了太陽光照射下的雙氯芬酸的光降解。當(dāng)濃度為1ug/L的雙氯芬酸水溶液暴露于自然陽光下時(shí)，在4小時(shí)內(nèi)能夠降解4%。36mg/L

15、的雙氯芬酸溶液暴露300分鐘后，剩余小于1%，可見雙氯芬酸很容易被光降解掉。通過以上的研究我們可以知道雙氯芬酸要比其他PPCPs的紫外降解速度快。以上結(jié)論的得出是在30種PPCPs同時(shí)出現(xiàn)的情況下比較得到的。與雙氯芬酸降解比較，分別用紫外燈1和2照射10分鐘后痛立定的降解率分別為8%和36%，這表示痛立定的紫外光降解速率是非常低的。這也與Vogan et al報(bào)道的用紫外H2O2處理痛立定得到的結(jié)論一致。他們比較用紫外H2O2直接光降解和紫外光降解兩種情況，發(fā)現(xiàn)在缺少H2O2的的情況下痛立定的直接光照作用可以忽略不計(jì)。因此，他們提出痛立定的紫外H2O2降解是由于產(chǎn)生一系列氮蒽中間體。正如我們的

16、研究所揭示的，不論使用相對(duì)高的照射劑量還是不同PPCPs不同對(duì)待，這30種PPCPs的降解速率都是非常低的。其他的一些研究也表明高級(jí)氧化法（AOPs）由于產(chǎn)生OH自由基而能夠更有效地降解PPCPs，因此應(yīng)該考慮在其中引入這些方法。此外，還應(yīng)該考慮紫外燈2在254nm和185nm波長(zhǎng)下的適用性，至少在實(shí)際飲用水的PPCPs去除工藝中應(yīng)該考慮。這是因?yàn)樵谙嗤恼丈鋭┝肯拢贤鉄?對(duì)PPCPs的降解速率要比等1高。3.2、計(jì)算和比較當(dāng)測(cè)試水樣被紫外燈照射后，30種PPCPs的對(duì)數(shù)殘余濃度隨時(shí)間呈線性減少。一般來說，當(dāng)水中的有機(jī)物同時(shí)吸收紫外光時(shí)，假如其他有機(jī)物質(zhì)或者中間體的紫外吸收率可以忽略不計(jì)，則

17、某一有機(jī)物紫外降解其濃度減少隨時(shí)間變化關(guān)系可以用下式表示：然而，關(guān)于紫外燈2在185nm下H2O2的光解產(chǎn)生OH自由基，以及在254nm和185nm下的直接光降解都包括有機(jī)物的降解。因此，有機(jī)物濃度的減少量應(yīng)該用下式表示：紫外燈1和2照射下的每一個(gè)PPCPs的K值都是由顯示該種PPCPs的殘余濃度隨時(shí)間變化函數(shù)直線的斜率獲得的。每種PPCPs的一級(jí)速率常數(shù)（K）可以用于比較30種PPCPs的紫外處理降解效果。這30種PPCPs的兩種紫外燈照射下的K值見表3.紫外燈1處理后的30種PPCPs的K值范圍從6.0E-05/s（茶堿）到2.4E-0.2/s（酮洛芬）。紫外燈2，K值范圍是3.4E-04

18、/s（茶堿）到2.7E-02/s（酮洛芬）。紫外燈2的平均K值是紫外燈1的1.4倍。根據(jù)研究的PPCPs的光降解能力比較，可以把它們分成兩類：K值大于等于2.6E-03/s（等于15分鐘內(nèi)降解達(dá)到90%以上的）的易降解的PPCPs和K值小于6.4E-04/s（等于1小時(shí)以上能降解90%的）的難降解PPC。（見表3）在紫外燈1照射下，酮洛芬、雙氯芬酸、頭孢噻呋、新諾明、磺胺莫托辛和安替比林這六種藥物屬于前一類易降解的PPCPs。然而在紫外燈2的照射下，包括達(dá)舒平、哎芬地爾、克倫特羅等在內(nèi)的10種PPCPs屬于易降解的一類。紫外燈1和2照射下的難降解類PPCPs分別有14種和6種。這一結(jié)果表明，正

19、如前面提到的30種PPCPs在紫外燈2的照射下的降解要比在紫外燈1照射下降解的更有效。酮洛芬、雙氯芬酸和頭孢噻呋這種酸性的藥物的K值尤其很高（是30中PPCPs的平均K的2.5倍以上），這就表示不論在哪種等的照射下這些物質(zhì)的光降解要比其他的PPCPs容易得多。另外，達(dá)舒平、哎芬地爾、克倫特羅這三種物質(zhì)在紫外燈2的照射下也很容易降解。在兩種紫外燈照射下都容易降解的PPCPs主要是一些鎮(zhèn)痛藥和抗生素類物質(zhì)。然而這并不表示所有的鎮(zhèn)痛劑和抗生素在兩種紫外等的照射下都容易降解，因?yàn)榧词顾鼈儗儆谕活愃幬?，但是還有化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)方面的差異存在。克拉霉素、2-OCA、乙柳酰胺、避蚊胺、環(huán)磷酰胺和茶堿都屬

20、于難在兩種紫外燈照射下降解的一類物質(zhì)。這些物質(zhì)的紫外燈2下的K值要比其他的PPCPs的K值低得多。這些物質(zhì)中，乙柳酰胺、避蚊胺、環(huán)磷酰胺化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有酰胺鍵（RCONR2），這使得它們不容易被光降解。含有酰胺結(jié)構(gòu)的化合物除了上面三種外，還有達(dá)舒平、氧四環(huán)素、氯四環(huán)素、四環(huán)素、醋胺酚、克羅米通和立痛定等；這些化合物中只有達(dá)舒平是易降解的PPCPs。因此，帶有酰胺結(jié)構(gòu)的PPCPs物質(zhì)可以被認(rèn)為是難光降解的物質(zhì)。也有4種PPCPs含有酰胺結(jié)構(gòu)如雙氯芬酸、頭孢噻呋、新諾明和磺胺莫托辛，但是它們?nèi)菀走M(jìn)行光降解。含有酰胺結(jié)構(gòu)的PPCPs化合物的K值都是不同的，這也就表示先按結(jié)構(gòu)并不是影響PPCPs光降解的

21、主要因素。就如上面所提到的燈2的K值之比燈1的K值略高一點(diǎn)，也就是說燈2的平均K值要是燈1的1.4倍。這個(gè)結(jié)果表明紫外燈2在185nm下的直接光降解、在水中產(chǎn)生OH自由基形式的光降解都對(duì)PPCPs的降解有利。水在低于200nm波長(zhǎng)的紫外線的照射下，可以產(chǎn)生H離子和OH離子以及其他一些氧化性基團(tuán)，如過氧化氫也可能同時(shí)產(chǎn)生。水在真空紫外光的照射下產(chǎn)生H和OH以及H2O2，可以按照下面反應(yīng)進(jìn)行：Han et al已經(jīng)研究了水溶液中4-氯酚、對(duì)硝基苯酚、4-硝基苯酚的光降解和礦化特性，他使用兩種汞燈：波長(zhǎng)254nm紫外燈和波長(zhǎng)254nm和185nm紫外燈。研究發(fā)現(xiàn)由于OH自由基和紫外輻射具有超強(qiáng)的氧化

22、性，它們對(duì)有機(jī)物的光降解很有效。紫外燈2不僅使用254nm波長(zhǎng)的紫外光進(jìn)行光解，而且使用185nm波長(zhǎng)的輻射產(chǎn)生OH自由基，預(yù)期降解大部分的PPCPs。兩種紫外燈對(duì)30種PPCPs的光解K值都在圖1中表示出來。對(duì)于有四環(huán)素和磺胺類物質(zhì)組成的抗生素一類藥物，只有sulfadimizine和四環(huán)素的K值大于2.0，這表明相比較其他的PPCPs抗生素具有更強(qiáng)的抗紫外降解能力。而恰恰相反，包括甲滅酸和乙柳酰胺在內(nèi)的五種鎮(zhèn)痛劑的K值都大于2.0。這五種PPCPs在紫外燈1照射下屬于難降解型的物質(zhì)（見表3）?？梢姰?dāng)使用紫外燈1處理時(shí)，對(duì)于那些難降解的PPCPs燈2的K與燈1的K的比值是迅速增加的。如心得安

23、、美特洛爾和茶堿這些抗心律失常的藥物在兩種紫外燈的照射下的結(jié)果也跟這五種物質(zhì)一樣。當(dāng)使用紫外燈2處理環(huán)磷酰胺、避蚊劑和立痛定時(shí)，其K值都低于2.0E-04/s，是用紫外燈1處理時(shí)的4倍。因此，可以推斷出使用紫外燈處理可以大部分PPCPs的降解率，特別是那些難以被光解的PPCPs。相反，對(duì)于兩種紫外燈處理來說，茶堿是最難降解的，而鎮(zhèn)痛劑酮洛芬卻是最易降解的（表3）。酮洛芬是一種非甾體抗炎藥，具有止痛和退熱效果，和非諾洛芬、萘普生是一類物質(zhì)。和大多數(shù)非甾體抗炎藥一樣，酮洛芬結(jié)構(gòu)中帶有羧酸結(jié)構(gòu)，因此它也是一種酸性藥物。它的分子結(jié)構(gòu)是由一個(gè)酮基連接兩個(gè)芳環(huán)。一個(gè)芳環(huán)上連接一個(gè)亞甲基在連一個(gè)羧基（圖1）

24、。雖然酮洛芬的具體降解途徑還不是很清楚，但是最近發(fā)現(xiàn)在紫外燈1和2 的處理中它的降解都是非常迅速的。這是由酮洛芬的分子具有很高的分子消光系數(shù)決定的（15155.4/M. CM）。比較表3中的PPCPs的分子消光系數(shù)，酮洛芬的要比大部分的物質(zhì)都高。Pereira報(bào)道酮洛芬的分子消光系數(shù)最高可達(dá)15450。而雙氯芬酸、非諾洛芬和艾芬地爾由于具有相對(duì)較低的分子消光系數(shù)而光降解能力較強(qiáng)。茶堿是一種用于治療呼吸道疾病的甲基黃嘌呤類藥物，與酮洛芬相比茶堿的紫外燈1和2的K值是由嘌呤產(chǎn)生的。（圖1），它的K值是30種PPCPs中最低的一個(gè)，而茶堿的分子消光系數(shù)高達(dá)12889/M*cm。一般來說，當(dāng)某種有機(jī)物

25、具有較高量子產(chǎn)率的分子消光系數(shù)時(shí)，這種物質(zhì)降解效率更高。上面提到的30種PPCPs中，有7種物質(zhì)的分子消光系數(shù)超過10000，如酮洛芬、頭孢噻呋等。然而其中只有酮洛芬和頭孢噻呋屬于易降解的物質(zhì)。相反，另外5種PPCPs的光降解能力很低，這是由于它們的量子產(chǎn)率低的緣故，如消炎痛和茶堿。3.3、基于PPCPs化學(xué)結(jié)構(gòu)的光降解新諾明、雙氯芬酸和環(huán)磷酰胺在紫外燈1照射下的光降解特性都是基于它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)（圖1）。在本研究的9種抗生素中新諾明是紫外燈1照射下降解最迅速的一個(gè)。非甾體抗炎藥鎮(zhèn)痛劑雙氯芬酸在很多國(guó)家的水體中都能夠迅速檢測(cè)到，包括瑞士和日本。在30種PPCPs中環(huán)磷酰胺抗紫外降解能力最高。水體

26、環(huán)境中還沒有過報(bào)道關(guān)于用于治療各種癌癥的環(huán)磷酰胺的事例，然而，在使用環(huán)磷酰胺最多的醫(yī)院有可能將之排入水體環(huán)境。、新諾明我們知道新諾明是磺胺類物質(zhì)的衍生物之一，具有很強(qiáng)的殺菌能力和較低的人體副作用。與新諾明比較，本研究中引入了三種都帶有-SO4-化學(xué)結(jié)構(gòu)的磺胺衍生物，如磺胺莫托辛、磺胺地托辛和磺胺二甲嘧啶。新諾明類抗生疏只有化合物帶有自由氨基的一類物質(zhì)才具有抗菌活性。本研究中不涉及紫外處理斷裂哪個(gè)化學(xué)鍵能夠破壞其抗菌活性。然而，討論了一些可能發(fā)生的紫外降解反應(yīng)。當(dāng)帶有-SO4-化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物進(jìn)行紫外處理時(shí)，-SO4-化學(xué)結(jié)構(gòu)可以從化合物上斷裂并形成其他離子，這些化合物可以通過紫外照射時(shí)C-S鍵

27、斷裂而降解。除了以上兩種降解方式以外，N-H鍵的斷裂也是磺胺中間體降解的方式之一。在這4種磺胺中間體中，新諾明和磺胺莫托辛具有相近的K值，分別是3.6E-03/s和3.5E-03/s。與這兩者相比，另外兩種的K值都相對(duì)較低。一般來說，具有相似化學(xué)結(jié)構(gòu)的化學(xué)物質(zhì)其降解速率是相近的，只是由于斷裂了相同的化學(xué)鍵。然而，對(duì)于這4種磺胺中間體即使化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，但是它們的光降解速率也是不同的，這可能是由于測(cè)試水樣中存在的其他具有類似結(jié)構(gòu)的化學(xué)物質(zhì)的影響造成的。、雙氯芬酸抗炎藥雙氯芬酸是苯乙酸的一種衍生化合物。雙氯芬酸也是羧酸的一種，和大部分非甾體抗炎藥一樣，如酮洛芬、甲滅酸、非諾洛芬、萘普生和消炎痛。Bu

28、ser et al已經(jīng)在一個(gè)瑞士湖泊水體中觀測(cè)到雙氯芬酸的一種重要的講解過程，這表示雙氯芬酸能夠很容易的紫外降解。用短波長(zhǎng)光照降解脂肪族胺類物質(zhì)，主要是引起C-N鍵的斷裂，但是絕大部分的脂肪族胺類物質(zhì)的降解還是通過N-H鍵裂解反應(yīng)進(jìn)行的。芳胺類化合物也能通過同樣的方式降解，因此，雙氯芬酸也可以用這種方式降解。另一方面，我們知道羧酸的主要降解方式是通過光照使R-COOH鍵斷裂，這與醛和酮的光解方式類似。但是，這些羧酸中間體的光解反應(yīng)要比醛或酮的光解反應(yīng)慢的多。對(duì)于多鹵帶化合物，我們知道光照能夠引起C-X鍵的斷裂。因此，可以預(yù)測(cè)化學(xué)結(jié)構(gòu)中還有氨基、羧基和兩個(gè)氯的雙氯芬酸可以發(fā)生如下的降解：N-H鍵

29、斷裂發(fā)生脫氫反應(yīng)；雙氯芬酸分子中脫去-COOH；苯環(huán)上的脫鹵。Vogna et al分別調(diào)查了雙氯芬酸在有H2O2和沒有H2O2兩種情況下的降解，他們發(fā)現(xiàn)紫外照射能夠增加測(cè)試水樣中的Cl濃度。這就意味著，用紫外光照射雙氯芬酸水溶液時(shí)，苯環(huán)上發(fā)生了脫鹵反應(yīng)。也就是說脫鹵反應(yīng)也是雙氯芬酸光降解的途徑之一。在本研究所調(diào)查的PPCPs中，有5種物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有C-X鍵，如雙氯芬酸、氯四環(huán)素、克倫特羅、消炎痛和環(huán)磷酰胺。除了環(huán)磷酰胺外，其他四種PPCPs的Cl都是直接與苯環(huán)連接的。雙氯芬酸要比其他PPCPs的光降解速率快得多。然而，如果苯環(huán)上發(fā)生脫氯反應(yīng)，則另外3種物質(zhì)也能夠與雙氯芬酸一樣發(fā)生快速降解。因此，可以推測(cè)雙氯芬酸發(fā)生光降解反應(yīng)主要發(fā)生的是N-H鍵斷裂發(fā)生脫氫反應(yīng)和雙氯芬酸分子中脫去-COOH的反應(yīng)。實(shí)際上，在紫外燈1照射下易降解的7種PPCPs中，其中4種物質(zhì)的分子中含有N-H鍵，可以推測(cè)出N-H很容易斷裂。還有8種羧酸中的3種也是易降解的PPCPs。因此，可以總結(jié)出在雙氯芬酸的紫外降