掺硼金刚石活化过氧单硫酸盐用于抗癌药物达卡巴嗪的安全完全矿化：氧化剂在控制有毒副产物中的作用

《Process Safety and Environmental Protection》：Boron-doped diamond activation of peroxymonosulfate for the safe and complete mineralization of the anticancer drug dacarbazine: role of the oxidant in controlling toxic by-products

　　

掺硼金刚石(BDD)阳极能有效活化过氧单硫酸盐(PMS)和过氧二硫酸盐(PDS)用于降解抗癌药物。过氧单硫酸盐(PMS)在50 mA cm^-2下通过增强的SO₄^•-通量实现了达卡巴嗪(DTIC)的完全矿化。过氧二硫酸盐(PDS)再生循环限制了中等电流密度下的矿化效率。Cl^-体系表现出最快的动力学，但会形成持久性氯化副产物。自由基物种相对于稳定的电生成氧化剂主导着达卡巴嗪(DTIC)氧化。

**研究背景与意义**

药品作为新兴污染物在水生生态系统中被广泛检出。抗癌药物(ACDs)因其强生物活性、难生物降解性以及致癌、致突变和遗传毒性而日益受到关注。达卡巴嗪(DTIC)是一种用于治疗黑色素瘤和霍奇金淋巴瘤的化疗药物，被国际癌症研究机构(IARC)列为2B类“可能对人类致癌”物质，约46%的给药量在6小时内以原形经人体排泄进入水体。DTIC在水溶液中虽可发生水解和光解，但不会矿化，主要生成保留咪唑环结构的2-氮杂次黄嘌呤，并可能在环境中持续存在。因此，需要开发能够实现DTIC有效降解和完全矿化的主动处理技术。

电化学高级氧化过程(EAOPs)利用BDD阳极可有效降解药物污染物，并能通过电化学活化过氧单硫酸盐(PMS)和过氧二硫酸盐(PDS)增强自由基产生。然而，以往研究多关注母体化合物消失动力学和活性物种鉴定，对处理出水中残留有机物的归趋关注不足。为此，研究人员在《Process Safety and Environmental Protection》发表论文，首次系统比较了BDD阳极电活化PMS和PDS与单纯电解SO₄^2-和Cl^-对DTIC的处理性能，从降解动力学、能耗、矿化程度、转化产物、羧酸盐、无机氮形态及预测生态毒性等方面综合评价各氧化剂体系的环境安全性。

**关键技术与方法**

研究人员采用Si-BDD阳极和不锈钢阴极的平行流电化学电池，在批循环模式下处理含5 mg dm^-3 DTIC的溶液，氧化剂/电解质初始浓度均为5 mmol dm^-3，电流密度设为5、10和50 mA cm^-2。主要技术方法包括：高效液相色谱(HPLC)测定DTIC浓度；碘量法测定总氧化剂；总有机碳(TOC)分析仪评估矿化程度；离子色谱(IC)测定无机离子和羧酸盐；超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱(UHPLC-QTOF-MS)鉴定转化产物；通过淬灭实验（甲醇、叔丁醇、对苯醌）识别活性物种；利用定量构效关系(QSAR)软件T.E.S.T.预测生态毒性端点。

**研究结果**

**3.1 过硫酸盐基氧化剂和电解质的DTIC降解**

在10 mA cm^-2下，DTIC降解符合准一级动力学，速率常数顺序为SO₄^2- (0.0101 min^-1) < PDS (0.0105 min^-1) < PMS (0.0153 min<