1,2-双(2,4,6-三溴苯氧基)乙烷(BTBPE)在水相中由•OH/SO4-•/O3诱导的氧化降解机制：反应路径、动力学与生态毒性评估

本文采用密度泛函理论(DFT)系统研究了新型溴化阻燃剂(BFRs)BTBPE在水相中与羟基自由基(•OH)、硫酸根自由基(SO4-•)和臭氧(O3)的反应机制，揭示了其最低能垒降解路径(29.7-92.1 kJ/mol)及相应速率常数(10-14-10-25 cm3 molecule-1 s-1)，证实•OH是最有效的降解媒介。研究通过毒性评估发现降解产物毒性显著降低，为高级氧化工艺(AOPs)处理含BTBPE废水提供了理论依据。

　　

Highlight

本研究亮点在于首次通过理论计算阐明BTBPE在水环境中的三重降解机制：1)•OH主导的加成/夺取反应路径能垒最低(29.7 kJ/mol)；2)SO₄^-•引发的开环反应具有温度敏感性；3)O₃攻击苯环形成内过氧化物中间体。降解产物毒性评估显示：多数产物致突变性呈阴性，但O₃降解产物3-P2具有潜在遗传毒性。

Structure analysis of BTBPE

通过静电势(ESP)和前沿分子轨道分析揭示BTBPE的反应位点：1)ESP显示溴原子区域呈正电势(亲核攻击位点)；2)HOMO-LUMO能隙(4.25 eV)表明分子稳定性；3)最高电子密度分布于醚键氧原子和邻位溴原子，预示这些位点易受自由基攻击。

Conclusion

本研究通过DFT计算得出关键结论：1)三种氧化剂降解效率排序为•OH > SO₄^-• > O₃；2)温度升高显著促进SO₄^-•路径反应(活化能53.0 kJ/mol)；3)降解产物分子量减小与毒性降低呈正相关，其中O₃路径产生的二溴醌类化合物(3-P2)需重点关注其生态风险。