1.3 双氯芬酸的概述
双氯芬酸（Diclofenac，DCF）是一种衍生于苯乙酸类的非甾体抗炎药，分子式为C14H11Cl2NO2，相对分子质量为296.15，白色结晶性粉末状物质，化学名为2-[（2，6-二氯苯基）氨基] 苯乙酸，其商品名有扶他林、英太青、戴芬、迪克乐克、非炎和双氯灭痛等。化学结构可见表1-9，熔点为189～192 ℃，药理学研究表明，双氯芬酸具有良好的强效消炎、解热、镇痛、抗风湿作用，其适应症为各种风湿、类风湿性关节炎、红斑狼疮、强直性脊椎炎、各种手术后引起的疼痛及各种原因引起的发热等[81]。双氯芬酸是由Ciba-Geigy药厂首先研制成功并应用于临床，其作用机制为抑制环氧化酶活性，从而阻断花生四烯酸转化前列腺素，抑制了前列腺素的合成。同时，它还能促进花生四烯酸与甘油三酯结合，降低细胞内游离的花生四烯酸浓度，间接抑制白三烯的合成。其临床应用的特点为：a. 药效强，其解热镇痛及消炎作用比吲哚美辛强2～2.5倍，比布洛芬强8 倍，较阿司匹林强26～50倍；b. 效果好[82]，双氯芬酸口服吸收迅速，服后1h内血药浓度即达到峰值；c. 应用剂量小，双氯芬酸口服一般每日3次，每次25mL，肌注为每日一次，一次75mg。由于双氯芬酸的这些临床特点，再加上双氯芬酸的制剂种类繁多，有溶液剂、凝胶剂、注射剂、片剂、软膏剂、擦剂、气雾剂及相继推出的一系列缓释制剂。它已成为抗风湿及类风湿性关节炎的首选药物[83，84]。
表1-9 双氯芬酸的化学结构
双氯芬酸全球消耗量大概是每年940t，日剂量大概是100mg[85—88]，通过直接排放、排泄、人或动物医疗护理等进入水环境。有文献报道，在公共污水处理厂中去除双氯芬酸的降解率低达40%；在污水处理厂中，双氯芬酸的去除效率在0～80%之间，主要集中在21%～40%之间[89]。由于双氯芬酸在污水处理厂的降解并不完全，所以在自然水体中被频繁的检测出来。根据研究结果显示，双氯芬酸已经广泛地存在于污水处理厂出水、地表水、河流和湖泊中。双氯芬酸在地表水中最大浓度达到28.4 μg/L[90]，在地下水中的浓度约0.59 μg/L[91]。在河流和湖泊中被检测出来的双氯芬酸最大浓度为1030ng/L[92]。作为药物分子，不同于其他的持久性有机物，它们对于生物尤其是人类的健康可能产生长远的影响。当下，各国科研人员展开了一系列相关的毒性测试，双氯芬酸在天然水体中对不同生物体的不良影响已经被证实。例如，1μg/L的双氯芬酸可以引起印度秃鹰肾衰竭，以及改变虹鳟鱼的鱼鳃、肝和肾[45，93，94]，另外，双氯芬酸还影响鱼类的生物功能[95]。并且，当双氯芬酸与布洛芬，萘普生和阿司匹林共存时会加重两者的毒性。可以看出，我们对双氯芬酸的环境行为应该有更多的关注。
1.3.1 双氯芬酸的研究现状
目前，对双氯芬酸的研究主要集中在两方面，一方面是提高双氯芬酸药效以及药效稳定性的研究，另一方面是研究双氯芬酸的处理方法。2007年，No-khodchi等人[96]通过在双氯芬酸中添加萜烯来提高双氯芬酸的药效；2009年，Fanun[97]研制了添加非离子表面活性剂的双氯芬酸微乳液，增加双氯芬酸在水中的溶解度，并考察了其稳定性。2010年，Ferrante等人[98]通过在双氯芬酸中添加5种不同的添加剂来增强双氯芬酸的药效。双氯芬酸被认为是极性有机分子，在水环境中难降解，所以对于双氯芬酸的另一方面的研究主要集中在降解方法上。文献报道双氯芬酸很难通过生物方法降解，传统的好氧活性污泥工艺或厌氧发酵方法很难将其降解与矿化，通常仅能部分去除，导致污水处理厂出水中双氯芬酸浓度达到能引发生态效应的ng/L至μg/L水平[89]。目前报道的水中双氯芬酸的处理方法主要包括高级氧化法和吸附法。近年来人们对于双氯芬酸的降解分别尝试了UV/TiO2、超声降解、臭氧氧化等方法。例如，2007年，Bartels等人[99]在太阳光下降解地表水中的双氯芬酸，结果表明，以前使用的吸附方法并没使双氯芬酸分解，而双氯芬酸在太阳光下不稳定，可以使之分解，虽然UV/TiO2法比较简单，但对于双氯芬酸这种带苯环化合物的降解需要较长的时间，超声降解与臭氧氧化对去除水中双氯芬酸有一定的效果，但工艺过程的费用比较昂贵，难以推广使用；2008 年，Stülten等人[100]的研究表明，双氯芬酸在德国的6家污水处理厂中均被发现，同时也发现了其代谢产物。并首次建立同时鉴定双氯芬酸以及其降解产物的分析方法；同年，2008年，Sein等人[101]研究利用臭氧分解水溶液中的双氯芬酸；2009 年，Beltrán等[102]通过高级氧化法（在臭氧的存在下分别加入三种不同的活性炭）来降解水中的双氯芬酸；Yu等人[103]在2009 年通过Photo-Fenton法降解水中新型污染物双氯芬酸；熊振湖等[104]为了提高吸附剂吸附效果，研究了磁化多壁碳纳米管，用它来作为吸附剂吸附双氯芬酸；2010 年，针对很难通过活性污泥法和膜生物反应器法来降解双氯芬酸，Ernest等人[105]研究了通过Trametes versicolor pellets（变色栓菌小球）来降解双氯芬酸，并达到了不错的效果，在1h内能降解94%以上的双氯芬酸；2010 年，Achilleos等人[106]研究了二氧化钛的量、双氯芬酸初始浓度、添加剂等对光催化降解双氯芬酸的影响，并研究了双氯芬酸的生态毒性；2010年，Brillas等人[107]研究了利用阳极氧化法来降解双氯芬酸。
然而，目前对双氯芬酸的研究中，很少涉及双氯芬酸环境行为的研究，只有Radke等人[108]研究了苯扎贝特、氯贝酸、双氯芬酸以及萘普生在污水处理厂下游的短期性动力学以及Buser等人[109]研究了双氯芬酸在通过湖水的时候加速光解，但是并没具体证明原因。可以看出，考察环境因子对双氯芬酸环境行为的研究是很有意义的。
1.3.2 双氯芬酸残留浓度的测定
文献中已经报道了几种方法定量检测样品中的双氯芬酸含量，其中包括高效液相色谱法、电流测定法[110]、质谱法[111-113]和紫外分光光度法等[114]。本书中是通过反相高效液相色谱法对双氯芬酸的浓度进行测定。测定双氯芬酸的高效液相色谱操作条件为：分离柱选取的是C18柱（4.6mm×150mm），流动相为甲醇和1%冰乙酸，配比为75/25（体积比）；流动相流速1mL/min；色谱柱温度恒定在25 ℃；进样量20 μL，外标法峰面积定量。如图1-2所示，双氯芬酸的最大吸收波长为276nm，所以选定该波长为检测器的设定波长。在此测试条件下，双氯芬酸的液相色谱图如图1-3所示，保留时间为7.79min。
图1-2 双氯芬酸在水溶液中的紫外-可见吸收光谱
图1-3 双氯芬酸液相色谱图
由于双氯芬酸的沸点较高，故本书中对于双氯芬酸产物的鉴定选取的是HPLC-MS。液相质谱仪条件：流动相为0.1%乙酸与乙腈，流速0.3mL/min，进样量为3μL，ESI负离子模式，毛细管电喷雾电压：3500V，干燥气（N2）：流速650L/h，干燥温度：350 ℃。为了使各种光解产物能够充分分开，采用梯度洗脱的方法，操作条件如表1-10所示。
表1-10 液相色谱流动相配比
