氟化磺酰脲类除草剂三氟甲磺隆和氟嘧磺隆在氧化水处理过程中的转化行为与健康影响研究

《Journal of Hazardous Materials》：Exploring the behavior of fluorinated sulfonylureas herbicides, trifloxysulfuron and prosulfuron, under oxidative water treatment processes: chlorination, ozonation, UV photolysis and hydroxyl radical reactions

本文首次系统比较了两种氟化磺酰脲除草剂——氟嘧磺隆（PSF）和三氟甲磺隆（TFS）在水解、氯化、臭氧氧化、UV光解及羟基自由基反应中的转化路径。研究通过测定不同pH条件下的速率常数和量子产率，揭示了TFS在UV辐照下更稳定、氯化速率更快的特点，并鉴定出16种TFS转化产物（TPs）和9种PSF转化产物，其中包含持久性氟化有机物。QSAR模型预测部分羟基化/氯化产物毒性与其母体化合物相当，为评估氟化农药在水处理过程中的生态风险提供了关键数据。

　　

研究亮点

本研究首次全面比较了两种氟化磺酰脲除草剂——氟嘧磺隆（PSF）和三氟甲磺隆（TFS）在水解及多种氧化水处理工艺（包括氯化、臭氧氧化、UV光解和羟基自由基反应）中的转化路径。我们测定了不同pH范围内氯化反应的二级速率常数和254 nm波长下的光解量子产率。结果显示，TFS在UV辐照下更稳定，但其氯化反应速率更快。两种农药在pH 7.0时与臭氧的反应速率常数均较高（k > 10⁴ M^?1 s^?1），表明在0.5 mg/L臭氧浓度下可在数秒内转化。在pH 7.0时，PSF和TFS与羟基自由基反应的二级速率常数分别为4.09 × 10⁹和4.32 × 10⁹ M^?1 s^?1。研究共推测出16种TFS转化产物（TPs）和9种PSF转化产物，其中包括部分持久性氟化有机物。PSF的水解、光解、氯化和臭氧氧化反应仅限于磺酰脲键的裂解，仅羟基自由基反应会导致芳基磺酰胺的羟基化。而TFS在水解过程中观察到SO₂消除和分子内重排现象。TFS与氯、臭氧和羟基自由基的初始转化均发生在被两个甲氧基活化的嘧啶环5号位。最后，QSAR模型预测部分羟基化和氯化转化产物的毒性可能与母体化合物相当。这些发现深化了我们对氟化农药在工程水系统中归趋的理解，并揭示了具有潜在健康影响的關鍵转化路径。

结论

本研究评估了两种氟化磺酰脲类除草剂——三氟甲磺隆和氟嘧磺隆在水解及氧化水处理工艺（包括氯化、臭氧氧化、UV光解和羟基自由基反应）中的行为。由于嘧啶环上C5活性位点的存在，TFS与氯和臭氧的反应速率快于PSF，且通过磺酰脲键裂解、羟基化和氯化反应产生了更多TFS降解产物。