紫外光条件下氯霉素的光解动力学及其毒性变化研究

摘要

氯霉素(CAP)属于酞胺醇类广谱抗生素，广泛应用于水产养殖，是环境中特别是水产养殖区及附近水域中普遍存在的一类抗生素，研究其环境转化、归趋和生态风险具有重要意义。表层水体中，光化学降解是CAP污染物的主要消减方式。因此我们针对于CAP在水体中的一系列光解反应和光致毒效应进行了分析。 本实验以CAP为研究对象，以汞灯为光源，研究了CAP浓度、光照强度、溶液pH、硝酸根(NO3-)、溶剂类型和活性氧簇(ROS)抑制剂对CAP光解的影响；分别对温州市温瑞塘河一级、二级及三级典型河道的水样进行了采集，考察了CAP在10个河道水样中的光解速率变化情况；利用模式生物斑马鱼建立生物模型，对CAP光解过程中的毒性变化进行了评价。主要结论如下： 1、CAP的光解符合光解一级动力学公式。CAP的浓度升高会导致光解速率一定程度的下降。 2、光照强度显著影响CAP的光解。CAP光解速率随着光照强度的增强而逐渐增大，但是随着光强的增大光解速率并不是成直线上升的。 3、溶液pH对CAP的光解有明显影响。pH值为6左右时CAP光解速率最高，溶液pH高于或低于此值时，光解速率均降低，且碱性条件下影响较大。 4、在NO3-浓度为0-12.5 mol/L，添加NO3-可对CAP的光解表现出一定的促进作用，超出该范围，光解速率随NO3-的加入而逐渐减小，故低浓度NO3-的加入能够促进光解进行。 5、在二甲基亚砜(DMSO)溶液中，CAP的光解速率远低于在纯水中的速率，可能因为羟基自由基(·OH)在CAP的光解过程中起到很重要作用。 6、叠氮化钠(NaN3)对CAP的光解起到一定的抑制作用，可能因为单线态氧(1O2)在CAP光解中有一定的促进作用。 7、在环境实际水体中，所表现出来的CAP的光解速率明显低于纯水中，本研究中虽然未发现水体中的各组份与CAP的光解速率有显著的相关性，但贡献率表明NO3-和NO2-与CAP光解速率呈正相关，与单因素研究时得出的结论是一致的。此外，CAP的光解速率在pH>6时随着的pH的增高而降低，这也与单因素研究中的结论相吻合。 8、利用模式生物斑马鱼的胚胎为试材，在研究CAP光解过程中毒性变化情况时发现，起始阶段时CAP的毒性随着光解过程的发展而增加，但当光解进行一定时间后，其对斑马鱼胚胎的毒性开始逐渐降低。这可能是因为CAP在光解初期分解为毒性更大的中间产物或产生了活性氧簇，从而对生物体造成一定的损伤，表现为光敏化毒性；后期随着光解的进行，上述物质进一步被分解而表现出毒性减小。