硫酸根自由基介导的万古霉素降解：动力学机制、作用路径及生态毒性评估

本文推荐：研究首次采用硫酸根高级氧化工艺（SR-AOPs）降解水中万古霉素（VAN），揭示其二级反应速率常数达3.4×108 M?1s?1，证实热活化过硫酸盐（30-60℃）可高效生成SO4●–自由基，并通过量子化学计算和HPLC-qTOF-HRMS鉴定乙酰化降解产物，藻类毒性实验显示其生态风险显著降低。

　　

Highlight

【试剂】

实验采用高纯度试剂：过硫酸钠（Na₂S₂O₈，99%）、万古霉素盐酸盐（Sigma-Aldrich），磷酸（H₃PO₄）用于pH调节，碳酸氢钠（NaHCO₃）和腐殖酸模拟自然水体成分，4-氯苯甲酸（pCBA）作为自由基探针。

【反应动力学】

温度实验显示：30℃时过硫酸盐（PDS）未激活，40℃时万古霉素降解率达40%，60℃下10分钟即完全降解（图1a）。通过阿伦尼乌斯方程计算表观活化能为193 kJ/mol，证实升温显著促进SO₄^●–生成。竞争动力学测定SO₄^●–与VAN的二级反应速率常数创纪录达3.4×10⁸ M^?1s^?1，展现"电子富集基团精准打击"特性。

【结论】

热活化硫酸根氧化技术对万古霉素降解具有普适性：在含HCO₃^?/Cl^?等干扰物的水体中仍能完全降解6.9μM VAN。CO₃^●–自由基的协同作用及乙酰化产物的低毒性（藻类实验证实），使该技术兼具高效性与生态安全性。