摘要
近年来,水环境中出现的新污染物被频繁检出，给饮用水水质安全带来了巨大挑战。磺胺类抗生素(SAs)作为一类广谱抗菌药物，广泛应用于畜牧业、水产养殖业和医疗领域。高级氧化技术被广泛用于新兴污染物的去除。本研究以水体中检出率较高的磺胺氯哒嗪(SCP)为研究对象，将臭氧和氧化剂过碳酸钠(SPC,Na2CO3·1.5H2O2)有机耦合，构建了O3/SPC高级氧化技术用于降解去除水中SCP。 首先分析了黄河下流地区典型水源中12个采样点五种SAs的污染水平和空间分布特征，然后采用主成分分析研究了五种SAs与各水质指标之间的相关性，并对五种SAs进行了风险评估。结果表明，各采样点五种SAs总量在9.8～158.85ng/L范围内，总体来说五种SAs浓度水平由大到小排序为磺胺甲恶唑＞磺胺二甲嘧啶＞SCP＞磺胺二甲氧嘧啶＞磺胺嘧啶;在汶河水中五种SAs的检出率均为100％,浓度总量超100ng/L,浓度水平较高，采样点S1～S5中磺胺类抗生素总浓度随水流流向方向逐渐减小，济平干渠中五种SAs总量在13.9～19.1ng/L范围内，差异不大，引黄水库中五种SAs浓度总量在9.8～30.85ng/L范围内;SAs与UV254、SUVA和三氯甲烷生成势具有较高的相关性，同时也与DOC具有一定的相关性;生态风险评估中，除磺胺嘧啶外，其他SAs对研究区域内某些采样点具一定生态风险。 然后构建了O3/SPC高级氧化技术，考察了该体系对SCP的降解效能，包括反应参数、常见阴离子和腐殖酸对SCP降解的影响，并对SCP降解过程中的消毒副产物生成势变化和矿化率进行了探究，最后，还考察了O3/SPC体系在实际水体中的应用。结果表明，更高的臭氧投加量和pH有助于SCP的降解，而随着SPC投加量的增多，SCP降解率先增加后减小，更高的SCP浓度会使降解率降低，温度对SCP降解率影响并不大;在温度25℃,SCP初始浓度为1mg/L,O3投加量为3mg/L,SPC投加量为20mg/L,pH=7的条件下，O3/SPC体系对SCP的降解率可达71％;水中不同阴离子对O3/SPC氧化体系降解SCP的影响各不相同,三种阴离子对该体系的影响程度从大到小排序为:NO2-＞Cl-＞SO42-,而腐殖酸对SCP的降解抑制显著;SCP降解过程中总消毒副产物生成势先增加后减小，与纯O3相比，SPC的加入显著提高了SCP的矿化率;相对于纯水加标,实际水体加标后SCP降解率明显降低，O3/SPC体系对实际水体中其他指标的协同控制:处理前后pH、电导率、DOC均无太大变动，UV254显著降低，荧光有机物强度先增加后减小。 通过淬灭实验和电子顺磁共振表征，发现O3/SPC高级氧化体系中降解SCP发挥作用的活性成分有·O2-、1O2和·OH;基于密度泛函理论和WatersXevoG2-XSQTOF高分辨质谱仪检测出的结果，鉴别出了10种可能的中间产物，然后推断了5种可能的降解路径,发生的反应主要有S-N键断裂、羟基化、硝基化和SO2脱除/Smiles型重排;然后通过毒性估计软件工具Ecologicalstructureandactivityrelationship对SCP降解过程中产生的中间产物的急慢性毒性进行了预测，结果显示，10种中间降解产物的急慢性毒性水平相较于SCP母体或升高或降低,O3/SPC体系对SCP降解产物的综合毒性还需进一步探究,然后又进行了费氏弧菌综合急性毒性实验，结果显示随反应的进行水体中急性毒性呈先减小后增加的趋势。
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