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文章编号： 1672-6987（2025）02-0052-10 DOI： 10.16351/j.1672-6987.2025.02.008
李铭a， 陈瑞欣b， 杨姝a， 孙延慧b*（青岛科技大学 a.环境与安全工程学院； b.数理学院， 山东 青岛 266042）
摘要： 基于量子化学方法对OH自由基引发的2-苯基苯并咪唑-5-磺酸 （PBSA） 的转化机制、动力学及生态毒性进行研究。在PBSA降解反应中，相对于H原子抽提和单电子转移反应，OH自由基加成路径占主导地位。OH自由基更容易攻击位于苯环上的C12位点，生成优势中间体IM13，并对其进行后续反应探究得到主要产物IM13-4a-12和IM13-4a-14。在298 K，1 atm（1 atm=1.01×105 Pa）下， PBSA与OH自由基反应的总反应速率常数为2.98 × 109 mol · （L · s）-1， 与实验测定结果相吻合。极短的半衰期 （0.16~30.20 s） 说明OH自由基对于PBSA降解效果较好。此外，对PBSA及其主要转化产物的水生生态毒性进行评估，结果显示PBSA对于水生生物具有潜在的威胁且其代谢产物的生态毒性仍然存在。
关键词： 2-苯基苯并咪唑-5-磺酸； OH自由基； 降解机理； 动力学计算； 生态毒性评估
中图分类号： X 53；X 71 文献标志码： A
引用格式： 李铭， 陈瑞欣， 杨姝， 等. OH自由基引发的2-苯基苯并咪唑-5-磺酸的液相氧化机理［J］. 青岛科技大学学报（自然科学版）， 2025， 46（2）： 52-61.
LI Ming， CHEN Ruixin， YANG Shu， et al. Theoretical insights into the degradation mechanisms of 2-phenylbenzimidazole-5-sulfonic acid initiated by oh radicals in aqueous environments［J］. Journal of Qingdao University of Science and Technology（Natural Science Edition）， 2025， 46（2）： 52-61.
Theoretical Insights into the Degradation Mechanisms of 2-Phenylbenzimidazole-5-sulfonic Acid Initiated by OH Radicals in Aqueous Environments
LI Minga， CHEN Ruixinb， YANG Shua， SUN Yanhuib（a.College of Environment and Safety Engineering； b.College of Mathematics and Physics， Qingdao University of Science and Technology， Qingdao 266042， China）
Abstract： The transformation mechanisms， kinetics and eco-toxicity of 2-phenylbenzimidazole-5-sulfonic acid （PBSA） induced by OH radicals were studied based on quantum chemistry method. In the degradation of PBSA， the OH-addition pathways are dominant compared with the H-abstraction and single electron transfer reactions. The C12 site on the benzene ring was more likely to be attacked by OH radicals， generating the dominant intermediate IM13， obtaining the main products IM13-4a-12 and IM13-4a-14 through follow-up exploration. At 298 K， 1 atm， the total reaction rate constant of PBSA with OH radicals is 2.98 × 109 mol · （L · s）-1， which is consistent with the experimental result. The very short half-lifves （0.16~30.20 s） indicated that the OH radicals could degrade PBSA effectively.In addition， the aquatic eco-toxicity assessment of PBSA and its main transformation products were evaluated， which showed that PBSA has potential threat to aquatic organisms and the eco-toxicity of its metabolites still exists.
Key words： 2-phenylbenzimidazole-5-sulfonic acid； OH radicals； degradation mechanisms； kinetic calculation； eco-toxicity evaluation
收稿日期： 2024-07-05
基金项目： 国家自然科学基金项目（21607089）； 山东省自然科学基金项目（ZR2021MB039）.
作者简介： 李铭 （1997—）， 女， 硕士研究生. * 通信联系人.
