复合湖泊和水库水体环境中诺氟沙星的UV/O3降解作用：性能、机制及中试规模验证

《Environmental Science: Water Research & Technology》：UV/O3 degradation of norfloxacin in complex lake and reservoir water matrices: performance, mechanisms, and pilot-scale verification

诺氟沙星降解效率对比研究中，UV/H2O2/O3系统效率最高（83.85%），O3/UV经济实用（伪一级速率高82.56%）。最佳条件为O3浓度0.5 mg/L、UV fluence 44 mJ/cm2，自由基浓度达8.98倍O3单独处理。LC-MS/DFT揭示四种降解途径，CHO细胞测试显示>90%安全。中试验证黄河水处理效率最佳（84.21-90.34%），受TOC和浊度影响。

　　

本研究系统地比较了四种高级氧化工艺（AOPs）在水系统中降解诺氟沙星（NOR）的效果：O₃、O₃/UV、O₃/H₂O₂和UV–H₂O₂/O₃。UV–H₂O₂/O₃工艺表现出最高的降解效率，在1.5分钟内实现了83.85%的NOR去除率，其反应速率常数比单独使用O₃高出125.09%。从经济可行性和效率的角度来看，O₃/UV工艺具有更强的实际应用价值，其伪一级反应速率比单独使用O₃高出82.56%。最佳操作条件为臭氧浓度0.5 mg L^?1和紫外光强度44 mJ cm^?2。自由基清除实验表明，直接氧化作用对总降解贡献了31.47%。在O₃/UV工艺中，·OH的浓度达到了3 × 10^?10 mol L^?1 s^?1，比单独使用臭氧处理时高出了8.98倍。通过LC–MS分析结合DFT计算，确定了四种主要的降解途径：哌嗪环断裂、喹诺酮核环开环、脱羧/脱氟以及芳香族直接脱氟。使用CHO细胞进行的细胞毒性评估显示，所有处理方法均具有较高的细胞存活率（>90%）。在实际水样中进行的试点规模验证表明，NOR去除率达到了84.21–90.34%，同时UV₂₅₄（52.71–58.36%）和总有机碳（TOC）（27.47–31.34%）也显著降低。背景水样的组成和活性自由基的生成情况对处理效果有显著影响，其中黄河水的处理效率最高，这得益于其较低的溶解有机碳和浊度。本研究架起了实验室研究与实际应用之间的桥梁，为水环境中抗生素污染的控制提供了机制上的见解和实用解决方案。