水中多种新兴农药的创新高级处理工艺：性能优化、统计设计、QuEChERS-GC-MS/MS精准鉴定与降解机制

这篇研究通过优化光芬顿（Photo-Fenton）工艺，结合三参数Doehlert实验设计，实现了水中三种农药（MTCh、MTX、DZN）混合物的高效降解（81%矿化率）。创新性整合QuEChERS-GC-MS/MS技术，精准鉴定痕量降解副产物（如MTCh产生12种中间体），并开发“光芬顿-吸附”联用工艺，使矿化率提升至99%，为复杂农药污染治理提供新策略。

　　

Highlight

本研究通过先进的光芬顿（Photo-Fenton）工艺降解三种代表性农药——甲霜灵（MTX，杀菌剂）、异丙甲草胺（MTCh，除草剂）和二嗪农（DZN，有机磷杀虫剂）的混合物。采用三参数Doehlert实验设计优化反应条件（H₂O₂=395.2 mg/L，Fe²⁺=5 mg/L，pH=3.47），实现81%矿化率。

关键发现

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  副产物图谱：结合QuEChERS（快速、简便、廉价、高效、耐用、安全）提取与GC-MS/MS分析，首次绘制了三种农药的降解路径：MTCh产生12种副产物，DZN生成6种，MTX形成5种中间体（15分钟降解期内）。

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  工艺对比：单一芬顿（Fenton）效率70%，双灯光芬顿提升至85%，吸附法达72%。而“循环联用工艺”（光芬顿+吸附）和“杂化工艺”（同步吸附与光芬顿）分别实现90%和99%矿化率，60分钟内近乎完全净化。

机制解析

光芬顿通过四重反应链（Fe²⁺/Fe³⁺循环、H₂O₂光解）持续产生活性羟基自由基（·OH，E₀=2.80 V），高效断裂农药分子键。

创新应用

建立的“Doehlert设计-光芬顿-QuEChERS-GC/MS”全链条方法，为复杂农药混合污染治理提供标准化方案，尤其适用于痕量（ng/mL级）污染物检测与去除。

Conclusions

本研究证实联用工艺可突破单一技术瓶颈，为水体中多农药协同降解提供工业化应用潜力，同时揭示了降解中间体的生态风险需进一步评估。