水中幾種光敏物質(zhì)對(duì)布洛芬光解動(dòng)力學(xué)的影響?

李富華 馬杜娟 程嘉穎 李騫凱 周玉輝 潘兆琪 張妍 江學(xué)頂 劉國(guó)光

摘? 要：布洛芬是一種常用的非甾體抗炎藥，在水環(huán)境中被廣泛檢出。光解是布洛芬在水中的主要消除方式之一，其光解動(dòng)力學(xué)受水中溶解性物質(zhì)的影響。通過(guò)模擬光解實(shí)驗(yàn)，研究腐植酸、雙氧水、丙酮、模擬淡水和模擬海水對(duì)布洛芬光解動(dòng)力學(xué)的影響。結(jié)果表明，低濃度的腐植酸促進(jìn)了布洛芬的光解，高濃度則抑制了布洛芬的光解。雙氧水明顯促進(jìn)了布洛芬的光解，丙酮對(duì)布洛芬光解的影響不大。模擬淡水和模擬海水條件下布洛芬的光解速率為0.001 72 min-1和0.009 28 min-1。

關(guān)鍵詞：布洛芬? 光敏物質(zhì)? 光解? 動(dòng)力學(xué)

中圖分類號(hào)：X131.2? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2021）11（a）-0000-00

Effects of Several Photosensitive Substances in Water on the Photolysis Kinetics of Ibuprofen

LI Fuhua1? MA Dujuan2? CHENG Jiaying1? LI Qiankai1? ZHOU Yuhui1? PAN Zhaoqi1? ZHANG Yan1? JIANG Xueding1? LIU Guoguang3*

（1.School of Environment and Chemical Engineering， Foshan University， Foshan， Guangdong? Province， 528225? China; 2.Guangdong Jianyan Environmental Monitoring Co.， Ltd.， Guangzhou， Guangdong? Province， 510630 China; 3.School of Environmental Science and Engineering， Guangdong University of Technology， Guangzhou， Guangdong? Province， 510006 China）

Abstract： Ibuprofen is a common nonsteroidal anti-inflammatory drug， which is widely detected in water environment. Photolysis is one of the main elimination methods of ibuprofen in water， and its photolysis kinetics is affected by soluble substances in water. The effects of humic acid， hydrogen peroxide， acetone， simulated freshwater and simulated seawater on the photolysis kinetics of ibuprofen were studied by simulated photolysis experiments. The results showed that low concentration of humic acid promoted the photolysis of ibuprofen， while high concentration inhibited the photolysis of ibuprofen. Hydrogen peroxide significantly promoted the photolysis of ibuprofen， acetone had little effect on the photolysis of ibuprofen. The photolysis rate of ibuprofen in simulated freshwater and simulated seawater were 0.001 72 min-1 and 0.009 28 min-1， respectively.

Key Words： Ibuprofen; Photosensitive substances; Photodegradation; Kinetics

近年來(lái)，藥品及個(gè)人護(hù)理品（PPCPs）在水環(huán)境中被廣泛檢出引起了科學(xué)家和管理部門的關(guān)注。張倩分析了污水處理廠不同工藝對(duì)PPCPs的去除情況發(fā)現(xiàn)同一個(gè)處理工藝對(duì)不同PPCPs去除率與同一種PPCPs在不同的處理工藝中去除率差異很大[1]。張艷強(qiáng)調(diào)在改進(jìn)污水處理廠工藝的同時(shí)，要健全監(jiān)管機(jī)制，完善尾水排放標(biāo)準(zhǔn)及優(yōu)控名單，加強(qiáng)PPCPs管控[2]。衛(wèi)先寧等研究發(fā)現(xiàn)城市污水廠再生水中PPCPs的濃度較低，但其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)不容忽視[3]。布洛芬（IBP）是全球環(huán)境中檢出頻率最高的非甾體抗炎藥之一，同時(shí)它被Besse等人界定為ⅠA級(jí)化合物[4]。研究表明，布洛芬對(duì)很多生物具有毒性作用。布洛芬會(huì)引起暴露的非洲尖齒鯰的魚鰓、肝臟和腎臟的組織病理學(xué)損傷[5]。

光化學(xué)降解是PPCPs在水環(huán)境中的一個(gè)重要的削減途徑[6-8]，其光解速率受水中溶解性物質(zhì)的影響[9]。該研究以布洛芬為目標(biāo)污染物，考察了腐植酸、雙氧水和丙酮這幾種環(huán)境水體中常見的光敏物質(zhì)對(duì)其光解動(dòng)力學(xué)的影響;同時(shí)，探討了布洛芬在模擬淡水和模擬海水中的光解情況。研究結(jié)果為揭示布洛芬在不同環(huán)境水體中的光化學(xué)行為提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試劑和儀器

布洛芬（99.8%純度，梯希愛（上海）化成工業(yè)發(fā)展有限公司）;硫酸、氫氧化鈉和硝酸鈉購(gòu)自廣州化學(xué)試劑廠;腐植酸購(gòu)自上海阿拉丁生化科技股份有限公司;雙氧水、丙酮、碳酸氫鈉、氯化鈉、氯化鎂、硫酸鈉和冰乙酸購(gòu)自成都市科龍化工試劑廠;乙腈（色譜純，美國(guó)ACS恩科化學(xué)）。如無(wú)特別說(shuō)明，所有試劑均為分析純。

模擬淡水：采用超純水配制，添加的試劑為10 mg/L NaNO3，8.4 mg C/L HA，50 mg/L NaHCO3[10]。模擬海水：采用超純水配制，添加的試劑為0.5 mol/L NaCl，0.064 mol/L MgCl2，0.028 mol/L Na2SO4[11]。

南京胥江機(jī)電廠XPA-7型光化學(xué)反應(yīng)儀及其配套的500 W汞燈，汞燈的光強(qiáng)為1.15 mW·cm-2;PHS-3C型pH計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司雷磁儀器廠）;AL104型電子天平（梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）;AS20500BDT-Ⅰ超聲波清洗器（天津奧特賽恩斯儀器有限公司）;LC-20A高效液相色譜儀（日本島津公司）。

1.2 光解實(shí)驗(yàn)

移取25 mL布洛芬溶液到50 mL具塞石英試管中進(jìn)行光解實(shí)驗(yàn)，每隔15 min取樣，每個(gè)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行3次平行，結(jié)果取平均值。

1.3 分析方法

采用高效液相色譜儀測(cè)定樣品中布洛芬的濃度，色譜柱為ZORBAX Eclipse XDB-C18 （2.1×150 mm，3.5 μm），柱溫40 ℃，進(jìn)樣體積為4 μL。流動(dòng)相為60%的乙腈和40%冰乙酸水溶液（冰乙酸濃度為0.3%），流速0.2 mL·min-1。采用光電二極管陣列檢測(cè)器，檢測(cè)波長(zhǎng)220 nm。

2 結(jié)果與討論

2.1 腐植酸對(duì)布洛芬光解的影響

腐植酸（HA）對(duì)布洛芬（30 μmol/L）光解的影響如圖1所示。當(dāng)HA為10 mg/L時(shí)布洛芬的光解速率常數(shù)為0.013 77 min-1，HA促進(jìn)了布洛芬的光解。然而，當(dāng)HA的濃度較高，達(dá)到20或30 mg/L時(shí)明顯抑制了布洛芬的光解，此時(shí)布洛芬的光解速率常數(shù)分別為0.003 33 min-1和0.003 00 min-1。

2.2 雙氧水對(duì)布洛芬光解的影響

雙氧水對(duì)布洛芬（30 μmol/L）布洛芬光解的影響如圖2所示，雙氧水在光照下可以產(chǎn)生羥基自由基等活性物種，明顯促進(jìn)了布洛芬的光解，且雙氧水的濃度越大促進(jìn)效果越明顯。

2.3 丙酮對(duì)布洛芬光解的影響

丙酮對(duì)布洛芬（30 μmol/L）光解的影響效果如圖3所示，反應(yīng)體系中加入丙酮后布洛芬的光解速率基本沒有變化，表明丙酮對(duì)布洛芬光解的影響不大，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與丙酮對(duì)多數(shù)PPCPs光解的影響效果一致。

2.4 模擬淡水和海水中布洛芬的光解動(dòng)力學(xué)

布洛芬在模擬淡水和模擬海水中的光解情況如圖4所示，兩種條件對(duì)布洛芬的光解影響較大，其光解速率常數(shù)分別為0.001 72 min-1和0.009 28 min-1，表明模擬淡水和模擬海水都不利于布洛芬的光解。

3 結(jié)語(yǔ)

研究選取的幾種光敏物質(zhì)除丙酮以外均會(huì)影響布洛芬的光解。HA對(duì)布洛芬光解的影響效果與其濃度有關(guān)，HA濃度為10 mg/L時(shí)促進(jìn)了布洛芬的光解，濃度為20或30 mg/L時(shí)明顯抑制了布洛芬的光解，但抑制強(qiáng)度基本相當(dāng)。雙氧水的加入明顯促進(jìn)了布洛芬的光解，其濃度越大促進(jìn)效果越明顯。模擬淡水和模擬海水條件都不利于布洛芬的光解，布洛芬的光解速率常數(shù)分別為0.001 72 min-1和0.009 28 min-1。

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基金項(xiàng)目：教育部產(chǎn)學(xué)合作協(xié)同育人項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：202101255004）。

作者簡(jiǎn)介：李富華（1988—），男，博士，講師，主要從事水污染控制研究。

通信作者：劉國(guó)光（1963—），男，博士，教授，研究方向?yàn)榄h(huán)境化學(xué)，E-mail：liugg615@163.com。

DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2110-5042-9495