水体系中氧氟沙星的光化学降解研究
抗生素是世界上用量大而且使用非常广泛的药物。近些年来，抗生素类化合物在水体中不断被发现，成为一类新兴的水环境污染物。抗生素的连续性输入使得它们能在环境中持久性存在。这些抗生素不仅可以抑杀一些微生物，而且还能够诱发一些耐药菌群的产生，破坏了环境中的生态平衡。相关研究表明，抗生素的光化学降解是抗生素在水环境中有效去除的途径之一，因此，研究抗生素的光化学转化及生态风险具有重要的意义。
本论文以当前广泛应用于临床的第三代喹诺酮抗生素(氟喹诺酮类)的代表药物之一--氧氟沙星(OFLX)作为研究对象，由于其喹诺酮环的稳定性和抗水解能力使其成为持久性污染物，目前已在水体中被检测出来，而且还可引起光毒性反应。迄今为止，国内外有关氧氟沙星光降解过程的研究鲜有报道，特别是海水中的研究更少。本研究通过实验室模拟，研究了OFLX在不同控制条件下的光化学降解过程，并进行了其光降解前后的毒性实验，主要结论如下：
1.动力学行为
在选取实验条件下，OFLX均发生显著的光化学降解，且反应过程符合一级反应动力学过程。所有实验条件下的速率常数k的变化范围为0.0400～0.174min-1。
2.反应影响因素
a.照射光源：
与黑暗条件下相比，OFLX在300W高压汞灯和350W氙灯下均能发生光化学降解，但在高压汞灯下的降解速率显著大于在氙灯下的降解速率，这说明光源对OFLX的光解具有重要影响。
b.初始浓度
在OFLX浓度范围2～6 mg·L-1中，OFLX在DW(蒸馏水)、ASW(人工海水)和NSW(天然海水)中的光解速率与其初始浓度呈负相关关系。即OFLX的光解速率随着初始浓度的增大而减小。
c.溶液酸碱度
溶液酸碱度对OFLX的光降解有显著的影响。实验选取了3、5、7、9、11五个pH值进行光解实验，结果表明，光解速率呈现先减小后增大再减小的趋势，最大值出现在pH=9，其次为pH=3，速率最慢的是pH=5。
d.溶液介质
2 mg·L-1OFLX在DW、ASW和NSW三种介质中能发生显著的光降解，光解速率大小顺序为：DW<ASW<NSW。
e.重金属离子
海洋中常见的四种重金属离子Cu2+、Cd2+、pb2+、Zn2+对不同介质中的OFLX光降解反应表现出不同的影响。不同浓度的重金属离子对OFLX的光反应的影响也有所不同。
f.甲醇和叠氮化钠
在OFLX水溶液中加入甲醇(·OH猝灭剂)和叠氮化钠(·OH和1O2猝灭剂)，发现OFLX的光降解均受到不同程度的抑制。因此，在三种介质中OFLX不仅发生了直接光解，而且存在·OH和1O2参与的自敏化光降解。
g.光敏剂
不同浓度的丙酮均能促进OFLX的光降解，其反应速率常数为0.0842～0.102min-1，且光敏效率与丙酮浓度呈正相关关系。
h.表面活性剂
十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、吐温-20(TW-20)等表面活性剂的加入均不同程度地抑制光反应的发生。其中，SDBS猝灭作用最强，其次为CTAB。
3.光解产物测定
用LC/MS分离鉴定了四种主要产物，其中两种产物已知，分别为脱羧反应和脱甲基反应的产物，其他两种可能是OFLX在光解过程中经过光解重排、抽氢后发生二聚反应生成的。
4.毒性试验
利用金藻8701、裸甲藻、小球藻的生长情况进行了OFLX光化学降解前后的毒性试验，表明OFLX光解过程产生风险较高的中间产物，随着光解进行，产物毒性降低。金藻8701对OFLX的产物毒性较其他两种藻更为敏感。
氧氟沙星;光化学降解;光致毒性;动力学;水环境
中国海洋大学
硕士
化学工程
杨桂朋
2012
中文
X52
82
2012-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）