付興明，羅 敏，馬玲玲，楊國(guó)勝，徐殿斗，劉志明（1.北京化工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，化工資源有效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 10009；.中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所，核技術(shù)應(yīng)用研究中心，北京 100049）

電子束輻照降解水中氧氟沙星的研究

付興明1,2，羅 敏2*，馬玲玲2，楊國(guó)勝2，徐殿斗2，劉志明1*（1.北京化工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，化工資源有效利用國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100029；2.中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所，核技術(shù)應(yīng)用研究中心，北京 100049）

應(yīng)用電子直線加速器初步探索了水體中氧氟沙星的輻照降解影響條件及降解機(jī)理.對(duì)初始濃度為20mg/L的氧氟沙星水溶液進(jìn)行了輻照降解研究，分別選取了0.5kGy，1.0kGy，2.0kGy，3.0kGy，5.0kGy共5個(gè)劑量組，以研究輻照吸收劑量對(duì)降解效率的影響，同時(shí)分別對(duì)氧氟沙星水溶液進(jìn)行空氣飽和（水合電子清除劑）、氮?dú)怙柡?、添?.005mol/L及0.05mol/L氯化鈉、添加0.05mol/L叔丁醇（羥基自由基清除劑）、添加0.005mol/L碳酸鈉、添加0.005mol/L硫酸鈉等方法進(jìn)行處理，以探究降解過程中輻照水體產(chǎn)生自由基對(duì)氧氟沙星降解的貢獻(xiàn)率.結(jié)果表明，以空氣飽和進(jìn)行處理，可提高氧氟沙星的降解率，輻照吸收劑量為2.0kGy時(shí)降解率可達(dá)99%.反之，加入氯化鈉、叔丁醇和碳酸鈉抑制了氧氟沙星的降解，加入硫酸鈉則影響不大，表明羥基自由基在氧氟沙星降解中起關(guān)鍵作用.通過應(yīng)用超高效液相色譜-質(zhì)譜（UPLC-MS）對(duì)降解產(chǎn)物的分析鑒定，推測(cè)出了氧氟沙星的降解轉(zhuǎn)化途徑.

電子束輻照；氧氟沙星；轉(zhuǎn)化產(chǎn)物；降解途徑

抗生素類藥物主要應(yīng)用于人和動(dòng)物的疾病治療.抗生素的大量使用，不可避免地會(huì)造成抗生素進(jìn)入環(huán)境，帶來環(huán)境污染.抗生素具有抗生物降解能力［1］，進(jìn)入水體后會(huì)催生耐抗生素菌［2］并危害水生生物，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成威脅.氧氟沙星是氟喹諾酮類抗菌藥的一種，結(jié)構(gòu)式如圖1所示，它主要用于治療革蘭氏陰性菌引起的急、慢性感染，用量巨大.國(guó)內(nèi)外的污水處理廠進(jìn)出水中都檢測(cè)到了氧氟沙星，部分國(guó)家和地區(qū)的地表水和地下水中的檢出濃度為 μg/L［2-3］級(jí)別.我國(guó)渤海灣海水中氧氟沙星濃度可達(dá)5100ng/L［4］.臺(tái)灣地區(qū)甚至高達(dá)13633ng/L［5］.氧氟沙星在環(huán)境中的污染、遷移轉(zhuǎn)化以及生物毒理研究已經(jīng)引起廣泛關(guān)注［2,4-7］.

圖1 氧氟沙星結(jié)構(gòu)式Fig.1 Structure of ofloxacin

目前，已報(bào)道的去除水體中氧氟沙星的方法主要有Fenton法、生物降解法、光電催化劑法、臭氧氧化法、Oxone/Co2+［8-14］.這些方法需消耗大量試劑，處理?xiàng)l件苛刻，且不能完全破壞毒性基團(tuán)，會(huì)引入二次污染物.污水處理廠中的活性污泥只能吸附部分抗生素，不能完全降解，會(huì)進(jìn)一步污染環(huán)境［15］.因此，開發(fā)一種高效、經(jīng)濟(jì)處理水體中氧氟沙星等抗生素的方法勢(shì)在必行.

電子束輻照法因其操作簡(jiǎn)便，降解效率高，且不引入二次污染物，特別適用于常規(guī)方法難以處理的持久性有機(jī)化合物的降解而倍受關(guān)注.Kimura等［16］研究了60Co源輻照降解水體中17β-雌二醇輻照吸收劑量與降解率之間的關(guān)系；同時(shí)應(yīng)用活性污泥和電離輻射相結(jié)合的方法對(duì)污水中卡馬西平、酮基布洛芬等藥物進(jìn)行降解研究，結(jié)果表明卡馬西平在輻照吸收劑量為1.0kGy時(shí)濃度可從1.18mg/L減小為0.05mg/L［17］. Wasiewicz等［18］證實(shí)羥基自由基在γ射線降解水體中2，3-二羥基萘起主要作用. Zheng等［19］研究了水體中卡馬西平輻照降解率的影響因素，并推測(cè)出降解機(jī)理.現(xiàn)有研究表明，水輻照后產(chǎn)生的氧化及還原性自由基能有效降解水體中的藥物等污染物［19-23］，但使用輻照法降解氧氟沙星的研究還鮮有報(bào)道.

本研究采用電子加速器輻照降解水體中氧氟沙星，主要研究目標(biāo)包括：①探究輻照吸收劑量與降解效率間的關(guān)系；②考察各自由基清除劑及氯化鈉、硫酸鈉、碳酸鈉對(duì)降解效率的影響；③檢測(cè)輻照降解產(chǎn)物并推測(cè)降解途徑.

1 材料與方法

1.1 試劑

氧氟沙星（99.0%）購(gòu)買于Dr. Ehrenstorfer GmbH.NaCl、Na2CO3和Na2SO4購(gòu)買于北京化工廠.叔丁醇（99.5%）購(gòu)買于Mreda Technology Ⅰnc，USA.乙腈（HPLC Ultra Gradient Solvent）購(gòu)買于Avantor Performance Materials Ⅰnc.甲酸（98%）購(gòu)買于Sigma Aldrich.實(shí)驗(yàn)過程中使用的二次水均為Milli-Q過濾所得，其電阻≥18.2M?·cm.

1.2 儀器

BF-5型電子直線加速器，電子束能量3MeV，劑量率為50Gy/s.超高效液相色譜-質(zhì)譜為Waters， ACQUⅠTY UPLC，Bruker microTOF-Q ⅠⅠ，電噴霧電離源（ESⅠ-MS）.

1.3 樣品制備與實(shí)驗(yàn)流程

氧氟沙星水溶液初始濃度為20mg/L，輻照吸收劑量包括0.5kGy、1.0kGy、2.0kGy、3.0kGy、5.0kGy共5個(gè)梯度，設(shè)置空氣飽和（水合電子清除劑）、氮?dú)怙柡?、添?.005mol/L及0.05mol/L氯化鈉、添加0.005mol/L叔丁醇（羥基自由基清除劑）、添加0.005mol/L碳酸鈉、添加0.005mol/L硫酸鈉共6組實(shí)驗(yàn)條件，為保證實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性，每組實(shí)驗(yàn)條件均設(shè)置3個(gè)平行樣.輻照實(shí)驗(yàn)前，將待降解樣品均勻地放置在輻照平臺(tái)上，電子直線加速器輻照劑量率為50Gy/s，通過輻照時(shí)間來控制輻照吸收劑量.輻照完成后樣品密封冷藏保存，并立即進(jìn)行分析.

1.4 分析方法

氧氟沙星的濃度由UPLC測(cè)定，使用的色譜柱為BEH C18（2.1mm×50mm，1.7μm），預(yù)保護(hù)柱為BEH C18（2.1mm×5mm，1.7μm）.柱溫25.℃柱壓4850psi.檢測(cè)波長(zhǎng)設(shè)定為294nm.流動(dòng)相為A：水（0.1%vt HCOOH）；B：乙腈（0.1%vt HCOOH）.梯度淋洗條件：0～8min，A從95%降至60%；8～10min，A從60%降低到10%；10～12min， A保持10%；12～16min，返回初始狀態(tài)；16～20min，保持A 95%.流動(dòng)相流速0.3mL/min，進(jìn)樣量為10μL.

輻照降解產(chǎn)物通過UPLC-MS全譜掃描確定，使用的流動(dòng)相A：水（0.1%vt HCOOH）；B：乙腈（0.1%vt HCOOH）.梯度為：0～4min，A從95%降低到90%；4～7min，保持A不變；7～20min，A從90%降低到70%；20～22min， A變化到10%；22～24min，A保持不變；24～26min，A勻速升高到95%，最后保持4min.進(jìn)樣量為10μL.

2 結(jié)果與討論

2.1 輻照吸收劑量對(duì)降解率的影響

為研究輻照吸收劑量對(duì)降解率的影響，設(shè)置了5個(gè)輻照吸收劑量梯度，從低到高依次為0.5kGy、1.0kGy、2.0kGy、3.0kGy、5.0kGy.實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2所示：空氣飽和，輻照吸收劑量為0.5kGy時(shí)，氧氟沙星的降解率為88%；至1.0kGy時(shí)，已達(dá)98%.Li等［12］使用光催化劑降解5mg/L的氧氟沙星，最佳條件下（pH=3.0， E=+0.8V），7min降解率約為76%.Sun等［13］使用UV/Oxone/Co2+的方法完全降解9mg/L氧氟沙星溶液最少需要60min （pH=5）.魏紅等［24］使用超聲/H2O2聯(lián)合降解20mg/L左氧氟沙星，最佳條件下（pH=7.14，超聲功率195W，US/10.0mmol/L H2O2）反應(yīng)240min，左氧氟沙星的降解率為66.26%.說明自然狀態(tài)下，電子束輻照法能高效去除水中氧氟沙星.對(duì)于20mg/L的氧氟沙星溶液，輻照吸收劑量為1.0kGy即可取得較好去除效果.

圖2 （25℃）空氣飽和時(shí)不同劑量下氧氟沙星降解率Fig.2 （25℃）Degradation rate of ofloxacin saturated with air under different doses

2.2 自由基清除劑的影響

在pH值約為中性時(shí)，水輻照產(chǎn)生大量活性粒子的反應(yīng)如式（1）［25］：

其中，羥基自由基（·OH）具有較強(qiáng)的氧化能力（E0=2.8V），水合電子（eaq-，E0=-2.9V）和氫自由基（·H）具有較強(qiáng)的還原能力.許多研究表明這三種粒子在輻照法降解有機(jī)物過程中起主要作用［16,19,26-29］，為了探究氧氟沙星降解過程中何種粒子起主要作用，本研究分別考察了水合電子清除劑（空氣飽和，即富氧）和羥基自由基清除劑（叔丁醇）對(duì)輻照降解效率的影響.結(jié)果如圖3所示.

圖3 （25℃）不同自由基清除劑對(duì)氧氟沙星降解率的影響Fig.3 （25℃） Effect of sc avengers on the degradation rate of ofloxacin

低輻照吸收劑量時(shí)，與氮?dú)怙柡拖啾龋諝怙柡偷难醴承墙到饴视兴龃?輻照吸收劑量為0.5kGy，空氣飽和的氧氟沙星降解率為88%，氮?dú)怙柡偷慕到饴蕿?6%；輻照吸收劑量為1.0kGy，空氣飽和與氮?dú)怙柡蜁r(shí)氧氟沙星降解率分別為98%和92%.空氣飽和時(shí)，各輻照吸收劑量下添加叔丁醇均會(huì)顯著降低氧氟沙星降解率.在輻照吸收劑量為0.5kGy，1.0kGy，2.0kGy，3.0kGy，5.0kGy時(shí)，未添加叔丁醇的氧氟沙星降解率分別為98%，99%，99%，99%，99%；添加叔丁醇后氧氟沙星降解率分別為4%，30%，78%，95%，97%.氮?dú)怙柡蜁r(shí)，添加叔丁醇會(huì)抑制氧氟沙星的降解，然而其抑制作用小于空氣飽和時(shí)的情況.氮?dú)怙柡蜁r(shí)添加叔丁醇后氧氟沙星在各輻照吸收劑量下的解率分別為2%，42%，92%，97%，98%.這主要是因?yàn)檠鯕夂褪宥〈伎梢耘c水輻照后產(chǎn)生的粒子發(fā)生反應(yīng)，各反應(yīng)如式（2）～（5）所示［20,30］：

氮?dú)怙柡蜁r(shí)，·OH，eaq-和·H三種粒子均存在，空氣飽和時(shí)氧氣能去除水受輻照產(chǎn)生的還原性粒子eaq-和·H，溶液中主要存在粒子為·OH.氧氣的存在時(shí)氧氟沙星的降解率略有增大表明和·H不是氧氟沙星降解過程中的關(guān)鍵性粒子.

空氣飽和時(shí)，叔丁醇能迅速與·OH和·H發(fā)生反應(yīng)，溶液中3種粒子濃度均減少.低輻照吸收劑量下水受輻照產(chǎn)生的·OH和·H迅速與叔丁醇發(fā)生反應(yīng)，氧氟沙星降解率明顯下降；隨著輻照吸收劑量的增大，溶液中·OH和·H濃度增大，參與氧氟沙星降解反應(yīng)的量增多，氧氟沙星降解率增大.

氮?dú)怙柡蜁r(shí)，溶液中叔丁醇與·OH和·H發(fā)生反應(yīng)，溶液中的eaq-可以參與氧氟沙星的降解.故氮?dú)怙柡蜁r(shí)添加叔丁醇對(duì)氧氟沙星的抑制作用要弱于空氣飽和時(shí)添加叔丁醇的情況.空氣飽和添加叔丁醇會(huì)顯著抑制氧氟沙星降解，說明羥基自由基的存在對(duì)氧氟沙星的降解有顯著作用.結(jié)果表明，在輻照法降解氧氟沙星的過程中，·OH、eaq-和·H均起作用，且·OH是關(guān)鍵性粒子.

2.3 氯離子的影響

研究表明，使用高級(jí)氧化技術(shù)（AOPs）處理水中有機(jī)物時(shí)，氯離子有顯著的阻礙作用［31-32］. Chan等［32］使用過硫酸根自由基降解莠去津時(shí)添加0.0068mol/L的NaCl，反應(yīng)1h莠去津降解率減小約50%.為考察氯離子對(duì)輻照法降解水中氧氟沙星的影響，本文設(shè)置2組條件，分別為空氣飽和下添加0.005mol/L的NaCl、空氣飽和下添加0.05mol/L的NaCl，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果如圖4所示.

輻照吸收劑量為0.5kGy和1.0kGy時(shí)，未添加氯化鈉的氧氟沙星降解率為88%和98%；添加0.005mol/L氯化鈉的氧氟沙星降解率為84%和96%，與未添加氯化鈉相比均減小2%.輻照吸收劑量大于2.0kGy時(shí)，添加NaCl對(duì)氧氟沙星降解率基本無影響.而添加0.05mol/L的NaCl后，氧氟沙星的降解率下降明顯，在輻照吸收劑量為0.5kGy至2.0kGy時(shí)，其值分別為18%，36%，79%.與其它AOPs相比較， Cl-對(duì)輻照法降解水中藥物影響較小.在Cl-存在時(shí)，輻照法降解水中藥物有一定優(yōu)勢(shì).

空氣飽和時(shí)添加0.005mol/L的NaCl會(huì)稍微抑制氧氟沙星的降解，添加0.05mol/L的NaCl對(duì)氧氟沙星的抑制作用顯著.這主要是因?yàn)镃l-可以參與式（6）～（13）［33］的一系列反應(yīng).在空氣飽和時(shí)，溶液中eaq-和·H與氧氣發(fā)生反應(yīng)被消耗掉，如式（2）～（3）所示.由式（6）～（7）知，Cl-與·OH反應(yīng)是可逆的，溶液中·OH減少量小，氧氟沙星降解率降低較少.由式（6）知，隨著NaCl濃度增大，·OH消耗量增多，氧氟沙星降解受到抑制作用顯著.這也驗(yàn)證了·OH在氧氟沙星降解過程中的關(guān)鍵作用.

圖4 （25℃）不同濃度氯化鈉對(duì)氧氟沙星降解率的影響Fig.4 （25℃）Effect of NaCl with defferent concentrations on the degradation rate of ofloxacin

2.4 碳酸鈉和硫酸鈉的影響

為研究碳酸鈉和硫酸鈉對(duì)輻照法降解氧氟沙星的影響，氮?dú)怙柡蜁r(shí)添加0.005mol/L的碳酸鈉，空氣飽和時(shí)添加0.005mol/L的硫酸鈉，圖5為輻照后氧氟沙星降解率.

氮?dú)怙柡蜁r(shí)添加碳酸鈉對(duì)氧氟沙星的降解抑制作用顯著.氮?dú)怙柡臀刺砑犹妓徕c時(shí)，輻照吸收劑量從0.5kGy至5.0kGy氧氟沙星降解率分別為86%，92%，99%，99%，99%；添加碳酸鈉后，其降解率則為47%，61%，89%，95%，97%.而空氣飽和時(shí)添加硫酸鈉對(duì)氧氟沙星的降解影響很小.

氮?dú)怙柡蜁r(shí)添加碳酸鈉會(huì)降低氧氟沙星降解率主要是因?yàn)樘妓岣捌浞磻?yīng)產(chǎn)物可以與水受輻照后產(chǎn)生的·OH發(fā)生下列反應(yīng)［30］：

反應(yīng)過程中，·OH被消耗，導(dǎo)致參與降解氧氟沙星的·OH量減少，氧氟沙星降解受到抑制.

使用輻照法降解氧氟沙星時(shí)，硫酸鈉影響較小而碳酸鈉則因與·OH反應(yīng)抑制降解過程.

圖5 （25℃）碳酸鈉和硫酸鈉對(duì)氧氟沙星降解率的影響Fig.5 （25℃）Effect of Na2CO3and Na2SO4on the degradation rate of ofloxacin

2.5 降解產(chǎn)物檢測(cè)和降解途徑推測(cè)

不同條件下樣品經(jīng)UPLC-MS全譜掃描后，檢測(cè)得到降解產(chǎn)物質(zhì)荷比，參考已有研究［11,14］并根據(jù)氧氟沙星各基團(tuán)反應(yīng)特性，推測(cè)得到9種主要降解產(chǎn)物，降解產(chǎn)物信息列于表1.其中7種化合物已有報(bào)道［11,14］，但TP 371和TP 280首次被發(fā)現(xiàn).

各組實(shí)驗(yàn)的降解率及降解產(chǎn)物表明：氧氣、氮?dú)狻⑻砑觿?、輻照吸收劑量不僅會(huì)影響降解率，還會(huì)影響降解途徑和轉(zhuǎn)化產(chǎn)物.本研究中，氧氣對(duì)降解過程有顯著的促進(jìn)作用，空氣條件下出現(xiàn)多種降解產(chǎn)物，且隨劑量的改變出現(xiàn)規(guī)律性的變化.氮?dú)怙柡蜅l件下5個(gè)輻照吸收劑量下均未出現(xiàn)TP 394，其他產(chǎn)物與空氣飽和時(shí)相同.添加叔丁醇后，因其對(duì)羥基自由基的顯著清除作用，降解產(chǎn)物僅出現(xiàn)中間體 TP 378.

已報(bào)道的文獻(xiàn)中，氧氟沙星氧化過程易出現(xiàn)脫羧產(chǎn)物TP 318［8］和嗪基開環(huán)產(chǎn)物TP 354［14］.這兩個(gè)化合物極易轉(zhuǎn)化成其它化合物，本研究中因降解速度太快，并未檢出.根據(jù)已知的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物及本研究中各物質(zhì)出現(xiàn)規(guī)律，推測(cè)得出降解途徑，示于圖6中.

表1 氧氟沙星輻照降解產(chǎn)物Table 1 Radiation by-products of ofloxacin

從圖6可以看出，氧氟沙星降解過程中喹諾酮基、哌嗪基和噁嗪基均能被不同程度的降解. Pi等［14］報(bào)道的氧氟沙星降解文獻(xiàn)中，當(dāng)Fenton試劑量很小時(shí)，可檢測(cè)到中間體TP 318；而在Oxone/Co2+降解過程中出現(xiàn)TP 334和TP 338兩種產(chǎn)物.本研究中空氣條件下的氧化結(jié)果顯示，輻照吸收劑量為0.5kGy，氧氟沙星降解率迅速升至88%，此時(shí)可檢出TP 334和TP 338；1.0kGy時(shí)，TP 334已經(jīng)被·OH完全氧化為TP 338.根據(jù)羥基自由基的反應(yīng)原理，推測(cè)該路徑為：氧氟沙星→TP 318→TP 334→TP 338.此系列反應(yīng)為發(fā)生在喹諾酮基上的氧化過程.添加氯化鈉時(shí)，TP 334和TP 338與空氣條件下規(guī)律相同，驗(yàn)證了此途徑的合理性.氮?dú)怙柡蜁r(shí)，沒有出現(xiàn)TP 338，說明氧氣的存在有利于反應(yīng)進(jìn)行.

圖6 氧氟沙星降解途徑Fig.6 Degradation pathways of ofloxacin

氧氟沙星的喹諾酮基結(jié)構(gòu)，還可以發(fā)生羥基加成反應(yīng)轉(zhuǎn)化成TP 378和TP 394. Tay等［14］使用臭氧處理水體中氧氟沙星時(shí)曾報(bào)道此降解途徑.其中，TP 378僅在叔丁醇存在時(shí)，即低降解率的條件下出現(xiàn)，而TP 394僅在氮?dú)怙柡蜁r(shí)未出現(xiàn)，也表明該過程在氧氣存在時(shí)更易發(fā)生.TP 371出現(xiàn)在輻照吸收劑量較大的溶液中，根據(jù)降解過程中各產(chǎn)物在不同條件下出現(xiàn)的規(guī)律以及TP 371的合理分子結(jié)構(gòu)推測(cè)可知，輻照降解過程中氧氟沙星可以迅速轉(zhuǎn)化為TP 371.

氧氟沙星可以在哌嗪基發(fā)生羥基加成反應(yīng)，脫水生成TP 360［8］. Tay等［14］的研究表明氧氟沙星經(jīng)臭氧處理后可以直接轉(zhuǎn)化為TP 336.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，空氣、氮?dú)狻⑻砑勇然c3組實(shí)驗(yàn)條件中，2.0kGy下都同時(shí)出現(xiàn)了TP 360和TP 336，由此推測(cè)經(jīng)羥基加成然后脫水生TP 360，繼續(xù)發(fā)生氧化反應(yīng)形成TP 366的降解路徑.

最后，氧氟沙星因羥基氧化發(fā)生一系列轉(zhuǎn)化，經(jīng)TP 354得到TP 310［14］，TP 310繼續(xù)被氧化會(huì)生成TP 280.

氧氟沙星喹諾酮基上的羧基和酮基可以阻礙細(xì)菌體內(nèi)DNA促旋酶作用，這也是氟喹諾酮類藥物的作用機(jī)理［34］.輻照降解率達(dá)到90%以上時(shí)，大部分轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的氟喹諾酮結(jié)構(gòu)已被破壞.

3 結(jié)論

3.1 電子束輻照法是去除水體中氧氟沙星的有效途徑，空氣飽和條件下，輻照吸收劑量為1.0kGy，時(shí)降解率可達(dá)98%.

3.2 分析表明，降解過程中羥基自由基是主要作用基團(tuán).高輻照吸收劑量、氧氣可以促進(jìn)氧氟沙星的降解，添加劑氯化鈉、碳酸鈉和叔丁醇具有抑制作用，而添加硫酸鈉的影響較小.

3.3 氧氟沙星降解過程中主要發(fā)生加羥反應(yīng)和開環(huán)反應(yīng).

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致謝：本實(shí)驗(yàn)的輻照設(shè)備調(diào)試由北京師范大學(xué)王榮教授協(xié)助完成，在此表示感謝.

Studies on the degradation of ofloxacin by Electron Beam irradiation in aqueous solution.

FU Xing-ming1,2， LUO Min2*， MA Ling-ling2， YANG Guo-sheng2， XU Dian-dou2， LIU Zhi-ming1*（1.State Key Laboratory of Chemical Resource Engineering， College of Chemical Engineering， Beijing University of Chemical Technology， Beijing 100029，China；2.Division of Nuclear Technology and Applications， Institute of High Energy Physics， Chinese Academy of Sciences， Beijing 100049， China）. China Environmental Science， 2016，36（10）：3033～3039

The influence factors and mechanism of the degradation of ofloxacin in water by electron linear accelerator was investigated. In order to study the role of radicals， ofloxacin solution with initial concentration of 20mg/L was used in degradation with the doses of 0.5， 1.0， 2.0， 3.0 and 5.0 kGy， respectively， for each of different conditions. The solution were saturated with air as a scavenger of hydrated electron， saturated with nitrogen， containing 0.005 mol/L sodium chloride， 0.05 mol/L sodium chloride， 0.05 mol/L tert-butanol as scavenger of hydroxyl radical， 0.005 mol/L sodium carbonate， and 0.005 mol/L sodium sulfate， respectively. It was found that the degradation rate was promoted under the condition of saturated air， and could reach 99% with irradiation dose of 2.0 kGy. The presence of sodium chloride， tert butyl alcohol and sodium carbonate significently inhibited the degradation rate of ofloxacin， however， sodium sulfate had little effect on the degradation. This fact indicates that hydroxyl radicals play a key role in the degradation of loxacin. Based on the product analysis in irradiation by ultra performance liquid chromatography-mass spectrometry （UPLC-MS），the degradation pathway has be deduced as well.

electron beam irradiate；ofloxacin；transformation products；degradation pathways

X52

A

1000-6923（2016）10-3033-07

付興明（1989-），男，山東菏澤人，碩士研究生，主要從事輻照法降解水體中有機(jī)污染物研究.

2016-01-31

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（11405184，11275216，11375212，11575210）

* 責(zé)任作者， 羅敏， 副研究員， minluo@ihep.ac.cn， 劉志明， 教授，liuzm@mail.buct. edu.cn