随着社会的发展和人类活动范围的不断扩大,以抗生素为代表的有机污染物已经造成了严重的环境污染,并对公众健康产生了巨大危害。大气压冷等离子体(Cold Atmospheric Plasma,CAP)作为一种高效率、低能耗、污染小的高级氧化技术,能够对环境中的有机污染物进行有效的降解。其中,等离子体产生的活性氧物种(Reactive Oxygen Species,ROS)和活性氮物种(Reactive nitrogen species,RNS)Liproxstatin-1被认为是起到最关键降解作用的组成部分。尽管已经开展了许多等离子体降解有机污染物的实验,并取得了良好的成果,但研究者们对于降解过程和微观机理仍然认识不足,这阻碍了该项技术的进一步发展。本文采用反应分子动力Colforsin分子量学模拟方法,从原子水平上对大气压等离子体与抗生素的相互作用过程进行模拟,进而探究其中的相互作用机理,为等离子体降解抗生素提供理论依据。本文的主要研究内容如下:(1)本文选择了四环素、土霉素、金霉素和地美环素作为研究对象,研究了大气压等离子体中产生的ROS与四环素类抗生素之间的相互作用。从模拟结果来看,四环素类抗生素上共同的主要反应位点是C-2位酰氨基、C-4位二甲胺基、C-6位甲基、苯环上的C-8位点和C-12a位叔醇。ROS和四环素类抗生素之间的相互作用通常从夺氢反应开始,然后是关键化学键的断裂和形成,如C-C键、C-N键和C-O键的断裂以及C=C双键和C=O双键的形成。在ROS的作用下,观察到了一系列的反应,如羟基化、脱羟基化、羧化、醛化和脱氨等。由于四环素类抗生素的结构不同,在土霉素、金霉素和地美环素上分别观察到特定的反应,包括Cdaily new confirmed cases-5位点的羰基化、C-7位点的脱氯和C-6位点的羰基化。其中羧基化、二甲氨基脱落、甲基脱落、羰基化等过程在实验中均可以被观察到。该研究从原子层面上解释了大气压等离子体降解四环素类抗生素的作用机制,为实验提供了理论支持,也为进一步提高大气压等离子体降解四环素类抗生素的效率提供了参考。(2)头孢菌素作为一类典型的β-内酰胺类抗生素,是医学领域常用的抗生素类药物之一。本文对由等离子体产生的ROS与四种典型的头孢菌素类抗生素(头孢拉定、头孢克洛、头孢克肟、头孢吡肟)的相互作用过程进行了研究。模拟发现,四种由等离子体产生的ROS(OH自由基、O原子、H2O2分子、O3分子)通过夺氢反应、羟基加成反应、开环反应等过程,能够有效破坏头孢菌素中的重要官能团,包括C-3位取代基(甲基、氯基、乙基、甲基吡咯烷等)、C-4位羧基、C-7位取代基(环己二烯、羧甲氧基亚氨基、甲氧基亚氨基、氨基噻唑环等)等,同时还可以造成含硫的六元二氢噻嗪环开环,对头孢菌素进行进一步的降解。研究结果表明,等离子体产生的ROS能够有效降解头孢菌素,并在分子尺度上给出了 ROS与头孢菌素发生相互作用的过程,对实验中推测的降解路径进行了验证和补充,为等离子体降解头孢菌素的过程提供了计算依据,并且通过与实验中测得的中间产物进行对比,发现其中甲基氧化、氯基脱落、磺基化、羧甲氧基脱落等过程都可以与实验相互验证,保证了模拟结果的可靠性与真实性。