水中几种常见药物的光降解研究

发布时间：2019-09-05 12:53

【摘要】：近年来,药物类污染物对公共健康和水生环境潜在的不利影响,包括水生毒性、致病菌的抗药性、遗传毒性和内分泌干扰活性等受到了广泛关注。他们被大量地用于人类疾病治疗,有效地保障了人类的生命和健康。而除此之外,还被大量用于畜牧业和水产养殖业以防治感染性疾病,并用作抗菌生长促进剂加快动物的生长。光降解是药物类污染物在水环境中非常重要的非生物降解途径。本文选取了水环境中常见的抗生素与抗菌消炎药,研究其光降解动力学过程。探讨了不同光照条件,水质特征等因素对药物的光降解过程的影响,通过检测药物的光降解产物推测其可能的光降解途径,旨在为这类新兴污染物的污染控制和风险评价提供科学依据。研究内容和主要结论如下:四环素(tetracycline)、土霉素(oxytetracycline)、红霉素(erythromycin)是国内普遍使用的抗生素药物,尤其是畜牧和水产养殖生产方面。本文研究了三种抗生素在模拟日光(1.7KW氙灯,300 nm≤λ≤400 nm)下的降解动力学行为。结果表明:三种抗生素在模拟日光下均能发生光降解。降解过程均符合准一级反应动力学方程,速率常数(k)分别为:0.0064 min-1、0.0138 min-1和0.0155 min-1;半衰期(t1/2)分别为:108.30 min、50.23 min、44.72 min。采用液质联用技术(LC-MS)分析抗生素的的主要降解产物,推断了它们可能的光解途径。对乙酰氨基酚(acetaminophen)是最常用的非抗炎解热镇痛药。天然水体和饮用水中经常被检出,另外饮用水氯消毒过程中还会生成毒性更大的物质。本文在模拟日光(1.7KW氙灯,300nm≤λ≤400nm)及汞灯(100W,照度155.8×103lx,265.2≤λ≤265.5 nm)照射两种光源下,研究了乙酰氨基酚药物的光降解过程,探讨了H2O2、Cu2+、Fe3+、Mn2+、Mg2+、Co2+等金属阳离子、天然溶解性物质腐殖酸(HA)及溶液p H对对乙酰氨基酚光解过程的影响。结果表明:对乙酰氨基酚在模拟日光及汞灯照射下均发生降解,90min的降解率分别为:13.9%和99.8%。汞灯照射下对乙酰氨基酚的光降解反应符合一级反应动力学行为,速率常数(k)为:0.05689min-1,从它的吸收图谱推测对乙酰氨基酚在模拟日光光照下降解缓慢的原因为:对乙酰氨基酚在氙灯300nm≤λ≤400nm的光照波度中,只有在300nm至310nm处有吸收度,而在整个265.2nm≤λ≤265.5nm的光照波度均有较大的吸收度峰。当添加H2O2后,对乙酰氨基酚的完全降解时间明显缩短,20min时几乎完全降解;五种金属离子在对乙酰氨基酚反应中,前期促进后期抑制;p H升高或降低均有利于对乙酰氨基酚在紫外光下的降解;HA抑制对乙酰氨基酚的光降解。采用LC-MS鉴定了水溶液中对乙酰氨基酚在汞灯模拟紫外光降解的主要光解产物,并提出了三种可能的光解途径.头孢菌素类药物是临床上使用的十分重要的抗感染药物。本文研究了头孢曲松(Ceftriaxone Sodium)、头孢噻肟钠(Cefotaxime Sodium)两种常见抗菌药物在汞灯(100W,照度155.8×103lx,265.2≤λ≤265.5 nm)照射下的光降解过程。探讨了溶液p H值、Fe3+、Mn2+金属离子对头孢曲松、头孢噻肟钠的光降解影响。结果表明:头孢曲松与头孢噻肟钠在汞灯照射下发生降解。降解速率常数分别为0.111和0.104 min-1,R2分别为0.9598和0.9638;p H升高或降低均有利于头孢曲松、头孢噻肟钠在紫外光下的降解;Fe3+对头孢曲松、头孢噻肟钠的紫外光降解反应均表现为促进,且浓度越高促进作用越强;Mn2+对头孢曲松、头孢噻肟钠的紫外光降解反应均表现为抑制,且浓度越高抑制作用越强。
【图文】：

液相色谱,盐酸洛美沙星,光降解,化学过程

李菊[53]等利用液相色谱/质谱联用技术分离鉴定盐酸洛美沙星的两个光降解杂质，，并化学合成了两个化合物，通过数据对比，确定这两个光降解杂质的分子结构为，(±)-1-乙基-6，8-二氟-1，4-二氢-7-(3-甲基-1-哌嗪基)-4-氧代喹啉和(±)-1-乙基-6-氟-8-氯-1，4-二氢-7-(3-甲基-1-哌嗪基)-4-氧代喹啉-3-羧酸，从而推断盐酸洛美沙星可能的光降解过程(图 1-1)。

唑酮,模拟日光,光解产物,纯水

图 1-2 UV-vis 和模拟日光照射下纯水中利奈唑酮的光解产物与途径2 Products and photolysis pathways of linezolid under UV-light and solar simhael 等[56]研究了水环境中土霉素的直接光解产物及路径，发现，由于 N—C 较低的键能，以 P1、P2 为中间产物，脱去 N—甲 P3；Dalmázio 等[57]进一步研究得出 P3 继续降解脱去羟基得到n 等[58]更近一步的研究可知，P4 随后脱去 N—甲基得到产物 H 取代了土霉素苯环上的一个 H 生成，随后更近一步脱去一个得到产物 P7(图 1-3)。
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X52

【引证文献】