孟慶玲，歐曉霞，王鑫茹，楊曉宇，趙可

（大連民族大學(xué) 環(huán)境與資源學(xué)院，遼寧 大連 11660）

頭孢菌素可通過(guò)在人類、牲畜和動(dòng)物中的藥用作用后進(jìn)入環(huán)境，也有大量的未使用或者過(guò)期的頭孢菌素因不適當(dāng)處置而暴露在環(huán)境中，在地表水和城市污水中都有檢出[1-3]，對(duì)人類健康和水生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了不良影響。

有研究表明，抗生素類藥物可以通過(guò)生物降解、吸附作用和氧化降解的方式去除。GUO[1]等使用了活性污泥與藻類共同處理一系列典型的頭孢類抗生素，去除率超過(guò)90%，說(shuō)明將藻類作為預(yù)處理手段確實(shí)有助于降解效率的提高。MELIA[2]表示生物炭作為一種由不同的底物裂解而成的吸附劑材料，對(duì)頭孢噻夫的去除效果能達(dá)到95%以上。去除磺胺類藥物和甲氧芐啶就可以通過(guò)臭氧氧化來(lái)實(shí)現(xiàn)[3]，臭氧質(zhì)量濃度為7.1 mg·L-1時(shí)，河水在1.3 min 內(nèi)的降解率可達(dá)95%以上。

光降解是一種有效的水處理技術(shù)，可以有效去除水體中的抗生素類污染物質(zhì)，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染[4-6]。本文研究了頭孢類抗生素（頭孢曲松鈉、頭孢拉定、頭孢羥氨芐）在室外太陽(yáng)光、氙燈、汞燈3 種光源照射下的光降解行為，為更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)它們?cè)诟鞣N水體中的光降解行為提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試劑有標(biāo)準(zhǔn)品頭孢拉定、頭孢曲松鈉、頭孢羥氨芐；磷酸二氫鈉、磷酸、氫氧化鈉等均為分析純。試驗(yàn)中均用超純水（18.2 MΩ·cm）配制溶液和進(jìn)行反應(yīng)。

室外太陽(yáng)光降解實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室樓頂進(jìn)行，配制頭孢類抗生素反應(yīng)液，盛放在石英試管中，在太陽(yáng)光輻照強(qiáng)度保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的12:00至14:00期間進(jìn)行。

1.2 試驗(yàn)儀器

島津高效液相色譜儀LC-2030；CHF-XM-500W氙燈穩(wěn)流電源，北京泊菲萊科技有限公司；CEL-LAM500 長(zhǎng)弧汞燈穩(wěn)流電源，北京中教金源科技有限公司；OHAUS 先行者CP 153 電子天平，奧豪斯國(guó)際貿(mào)易（上海）有限公司；pHS-3C 型數(shù)字酸度計(jì)，杭州東星儀器設(shè)備廠。

1.3 分析方法

采用高效液相色譜儀（島津LC-2030）測(cè)定3種頭孢類抗生素的質(zhì)量濃度，色譜條件見(jiàn)表1。

1.4 實(shí)驗(yàn)方法

頭孢拉定、頭孢曲松鈉、頭孢羥氨芐的光降解實(shí)驗(yàn)在氙燈、汞燈、太陽(yáng)光的照射下進(jìn)行，在固定的取樣時(shí)間取出2.0 mL 反應(yīng)樣品，通過(guò)0.45 μm 的濾膜過(guò)濾后，使用高效液相色譜儀分析每個(gè)試樣。所有光照實(shí)驗(yàn)均以至少兩次或更多次重復(fù)進(jìn)行，測(cè)量結(jié)果取平均值。計(jì)算降解率公式為：

式中：C0—頭孢類抗生素的初始質(zhì)量濃度 mg·L-1；

Ct—t時(shí)刻頭孢類抗生素的質(zhì)量濃度，mg·L-1。

2 結(jié)果與討論

2.1 太陽(yáng)光照射下頭孢曲松鈉、頭孢拉定、頭孢羥氨芐的光降解

在120 min內(nèi)對(duì)質(zhì)量濃度為5 mg·L-1的頭孢曲松鈉、頭孢拉定、頭孢羥氨芐水溶液分別進(jìn)行太陽(yáng)光照射，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1 所示。

圖1 太陽(yáng)光對(duì)頭孢類抗生素光降解率的影響

由圖1 可以看出，在太陽(yáng)光照射下，頭孢曲松鈉、頭孢拉定、頭孢羥氨芐均發(fā)生了一定程度的光降解。在60 min 內(nèi)光降解率較快上升，分別達(dá)到了70%、55%、50%左右的水平，在100 min 左右趨于平緩。太陽(yáng)光照射120 min 時(shí)，光降解率的排序?yàn)椋侯^孢羥氨芐（81%）＞頭孢曲松鈉（77%）＞頭孢拉定（61%），這3 種頭孢類抗生素藥品并不能完全依靠自然環(huán)境的光降解來(lái)完成消化。其他抗生素如土霉素[7]、四環(huán)素[8]等也能在模擬太陽(yáng)光和可見(jiàn)光下發(fā)生直接光解。

2.2 氙燈照射下頭孢曲松鈉、頭孢拉定、頭孢羥氨芐的光降解

采用氙燈照射的方式在40 min內(nèi)對(duì)質(zhì)量濃度為5 mg·L-1的頭孢曲松鈉、頭孢拉定、頭孢羥氨芐樣品進(jìn)行光降解處理，來(lái)考察氙燈下對(duì)頭孢曲松鈉、頭孢拉定、頭孢羥氨芐的光降解影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖2 所示。

由圖2 可以看出，在氙燈照射下頭孢曲松鈉、頭孢拉定、頭孢羥氨芐的光降解率較太陽(yáng)光處理顯著增大，氙燈對(duì)頭孢曲松鈉、頭孢拉定、頭孢羥氨芐的光降解有顯著的影響。氙燈照射下頭孢類藥品在20 min 內(nèi)降解率較快上升，分別達(dá)到了75%、85%、88%左右的水平，其中降解率頭孢羥氨芐＞頭孢拉定＞頭孢曲松鈉，在30 min 左右趨于平穩(wěn)且可以全部達(dá)到100%的降解率。這說(shuō)明在氙燈條件下頭孢曲松鈉、頭孢拉定、頭孢羥氨芐的降解效果較好。常海莎[9]等研究了氙燈照射下螺旋霉素的光降解率，遠(yuǎn)高于太陽(yáng)光照射下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

圖2 氙燈對(duì)頭孢類抗生素光降解率的影響

2.3 汞燈照射下頭孢曲松鈉、頭孢拉定、頭孢羥氨芐的光降解

采用汞燈照射的方式在20 min內(nèi)對(duì)質(zhì)量濃度為5 mg·L-1的頭孢曲松鈉、頭孢拉定、頭孢羥氨芐樣品進(jìn)行光降解處理，來(lái)考察汞燈照射對(duì)頭孢曲松鈉、頭孢拉定、頭孢羥氨芐的光降解影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3 所示。

圖3 汞燈對(duì)頭孢類抗生素光降解率的影響

由圖3 可以看出，在汞燈照射下頭孢曲松鈉、頭孢拉定、頭孢羥氨芐的光降解顯著增大，汞燈對(duì)頭孢曲松鈉、頭孢拉定、頭孢羥氨芐的光降解有顯著的影響。汞燈照射下頭孢類藥品在3 min 內(nèi)降解率較快上升達(dá)到了90%、75%、65%左右的水平，其中降解速率頭孢曲松鈉＞頭孢拉定＞頭孢羥氨芐，在6 min左右趨于平穩(wěn)且可以全部達(dá)到100%的降解率。這說(shuō)明在汞燈條件下頭孢曲松鈉、頭孢拉定、頭孢羥氨芐的降解效果十分可觀。李圓杏[10]等研究頭孢曲松與頭孢噻肟鈉在汞燈照射下發(fā)生降解，20 min 的降解率分別為97.4%和96.8%，存在降解率差距的原因是初始質(zhì)量濃度的不同以及汞燈輻射強(qiáng)度的差異。

3 結(jié)論

頭孢曲松鈉、頭孢拉定、頭孢羥氨芐在3 種光源（實(shí)際太陽(yáng)光、氙燈、汞燈）的照射下均能發(fā)生直接光降解，但降解速率有很大差異，表現(xiàn)為汞燈＞氙燈＞太陽(yáng)光。