磺胺二甲基嘧啶(SMZ)是一种典型的磺胺类抗生素,一般用于治疗葡萄球菌和溶血性链球菌等的感染,也可用作饲料添加剂,以提高动物的抗病能力和生产性能。在养殖水体、污水厂出水、河流等水体及土壤中均多次监测到SMZ的存在。光化学降解不仅是决定抗生素类污染物环境归趋的重要方式,而且还会影响污染物的生态效应。通过对SMZ光化学行为的考察,可以更清楚地了解其降解过程和毒性变化,这对发展这类抗生素污染的控制和消除技术均有帮助。本研究首先探讨了不同光源、初始浓度、pH和溶解氧对SMZ光化学降解的影响;考察了水体中典型溶解性离子NO3-、NH4+、H2PO4-、Pb2+、Zn2+、Cu2+和溶解性有机物黄腐酸(FA)对其光化学降解的影响;对比分析了光芬顿和类芬顿对SMZ的降解作用,并利用液质联用分析手段对SMZ光化学降解过程中间产物进行鉴定,推断其光降解途径。研究结果表明,SMZ分别在紫外光和太阳光条件下反应8 h后的降解率差别很明显,紫外光条件下SMZ降解率高达到70.4%,而太阳光照射下只有6.32%。在紫外光照条件下,SMZ初始浓度、pH值和溶解氧对其光解影响实验结果表明,紫外光照360 min,SMZ降解率高达60%以上,SMZ在纯水中的光降解过程符合准一级动力学模式,光解速率常数范围为0.00378～0.00450 min-1,随着初始浓度的增加,SMZ光降解速率先增大后减小。水体pH值显著影响SMZ的光解过程,酸性(pH=3)或者碱性(pH=8～10)条件下SMZ光解较快,近中性(pH=4～7)条件下其光解较慢,表明SMZ以两性离子形式存在时其光降解较快,而分子态SMZ光解速率较慢。水体溶解氧对SMZ光解过程也有一定影响,随着溶解氧的增加,SMZ光解效率有所下降,由此推断在SMZ光降解过程中,直接光解速率大于间接光解速率。水体中溶解性离子对SMZ的光解会产生不同影响。不同浓度的KH2PO4均会降低SMZ降解率,随着KH2P04浓度的增大,其降解率呈现降低趋势。SMZ在不同浓度KNO3水体中的光降解过程符合一级动力学模型,k值随KN03浓度的增加呈现先增大后减小的趋势;(NH4)2S04对SMZ光解起到了一定抑制作用,随着(NH4)2S04浓度的增加,SMZ降解率有所下降,但下降趋势不明显。NH4+光稳定性较好,共存NH4+对SMZ的光降解影响很小。三种重金属离子Zn2+、Cu2+、Pb2+均会明显抑制SMZ的光降解,重金属离子浓度较低时对SMZ的抑制作用增加很快,但是达到一定浓度之后逐渐趋于稳定。在同一浓度条件下,重金属离子对SMZ光降解的抑制程度有所不同,其中Cu的抑制作用最明显,Pb次之,Zn抑制作用相对较弱。水体有机质黄腐酸在低浓度(1 mg·L-1)时会促进SMZ的光降解,随着FA浓度的增加(浓度超过10 mg·L-1),其对SMZ的光解表现出抑制作用,且随着其浓度增大抑制作用增强。在不调节pH的条件下(pH为5.04),考察了光芬顿和类芬顿对SMZ的降解效果。H202对磺胺二甲嘧啶的光降解有明显的促进作用,对于100 mL初始浓度为10 mg·L-1SMZ,H2O2最佳投加量为0.02mL,SMZ降解率相比单独紫外光照条件下提高了 45.6%。SMZ的光解符合准一级动力学模型,光解速率常数k随着H2O2投加量的增加先增大后减小。光芬顿和类芬顿体系中磺胺二甲嘧啶的降解率相比纯水中降解率分别提高了 37.4%、32.3%。SMZ紫外光解机理研究表明,甲醇添加会抑制SMZ光解,说明SMZ光解过程中有·OH产生,SMZ发生了自敏化光解。SMZ光解体系中TOC随反应时间的增加会有所增大,表明光化学反应导致SMZ分子由大分子开环成为小分子有机物。根据HPLC-MS分析推断SMZ光解机理是,SMZ光解过程中先脱去-SO2,然后进行开链重组,之后继续降解为小分子有机物。本研究为进一步磺胺类抗生素在水体中的迁移转化过程以及水生毒性研究提供科学依据。