铁活化过硫酸盐降解抗生素的动力学、降解产物和毒性评估

近年来,我国城市地下水中多种抗生素已被广泛检出,对生态环境和人类健康都会产生一定风险。以磺胺甲噁唑、磺胺二甲嘧啶、左氧氟沙星、环丙沙星和罗红霉素5种抗生素为研究对象,采用超高效液相色谱-四极杆-静电场轨道阱高分辨质谱(UPLC-Q-Orbitrap)测定了上述5种抗生素混合污染物在Fe²⁺/过硫酸盐高级氧化反应体系中的降解动力学,鉴别其降解产物,推测了降解路径,并利用ECOSAR模型对母体化合物以及降解产物的生态毒性进行了评估。结果表明,Fe²⁺活化过硫酸钠体系在3 360 min内可以实现抗生素的高效去除。5种抗生素降解速率常数呈现磺胺二甲嘧啶>左氧氟沙星>环丙沙星>磺胺甲噁唑>罗红霉素的趋势。5种抗生素共鉴定出33种可能存在的降解产物,降解产物峰面积随时间一般呈现先上升后下降的趋势,其中一些降解产物可能比母体具有更强的生态毒性。本研究表明高级氧化反应体系中,除了需要关注母体化合物的降解,还需关注毒性降解产物的变化,以降低地下水中抗生素的生态毒性影响。