【视点】溶解态有机质产生的羟基物种对扑米酮降解的贡献

导读

扑米酮(Primidone，PMD)是一种抗癫痫药物，因其在水体中半衰期长，而被用来作为水体中药物类和个人护理用品（PPCPs）降解的示踪化合物。同时目前关于溶解态有机质(Dissolved organic matter, DOM)产生的游离羟基自由基 (HO·_-free)和低能量羟基物种(HO·_-like)对药物降解过程的研究较少，因此明晰扑米酮的光降解机理一方面对预测 PPCPs的光降解有重要的意义；另一方面为溶解态有机质产生的HO·_-like对水体中污染物的降解归趋提供研究基础。

本文首先探讨了扑米酮在DOM中的光降解动力学，定量和定性研究了羟基自由基(HO·)、单态氧(¹O₂)、三线态有机质(³DOM*)、超氧根自由基(O₂^·−)等活性物种与扑米酮的反应。研究发现扑米酮在DOM中的降解主要受到 HO·的控制，如下图所示，且随着溶解氧浓度的增高会增加HO·的生成从而提高扑米酮的降解速率。

▲溶解态有机质产生的羟基物种对扑米酮降解的贡献

▲扑米酮在溶解态有机质溶液中的光降解曲线

除此之外，研究发现扑米酮不仅能与游离羟基自由基 (HO·_-free)反应，还能与低能量羟基物种(HO·_-like)反应。于是本研究首次通过甲烷淬灭实验估算了不同来源的DOM里 HO·_-free和HO·_-like对扑米酮降解的贡献率，如下图所示，证明HO·_-like在难降解的PPCPs 光降解过程中是不可忽视的；并以扑米酮为探针，测定DOM中产生的HO·_-free稳态浓度范围在0.27 ~1.05×10^-15 M^-1。

▲ 不同来源的溶解态有机质溶液中产生的游离羟基自由基对扑米酮降解的贡献

最后，研究运用超高效液相色谱串联四级杆飞行时间质谱测定了扑米酮在DOM存在下的光降解产物，结合差异性分析等数理统计法，如下图所示，对复杂介质样品进行差异判别分析和聚类分析，从DOM中成功识别出扑米酮的 28 种光化学转化产物并确定了扑米酮的降解路径。

▲ 扑米酮在含/不含SRNOM不同光照时间样品与PLFA不同光照时间样品的OPLS-DA积分矩阵图。

参考文献

Liu Yingjie, Yan Shuwen, Lian Lushi, Ma Jianzhong, Zhou Huaxi, Song Weihua. Assessing the contribution of hydroxylation species in the photochemical transformation of primidone (pharmaceutical) [J]. Science of The Total Environment, 2019, 696: 133826.

联系作者

燕姝雯，青年副研究员，复旦大学，Email：[e-mail]