Understanding roles of different radicals (·OH, SO4·- and ClO·) in the thiacloprid degradation

化学 激进的 降级(电信) 噻虫啉 生物化学 生物物理学 光化学 污染物 立体化学
作者
Guochun Lv,Yunxi Fu,Guiyin Wang,Zhang Cheng,Zhanbiao Yang,Changlian Xu,Xin Qi,Junzhuo Cai,Xiaoxun Xu
出处
期刊:Journal of Environmental Management [Elsevier BV]
卷期号:404: 129273-129273
标识
DOI:10.1016/j.jenvman.2026.129273
摘要

Thiacloprid (THD), a widely used neonicotinoid insecticide, has become a pervasive contaminant in global aquatic systems. While advanced oxidation processes (AOPs) show promise for THD remediation, the degradation mechanisms mediated by AOP-generated radicals remain unclear. This study employs density functional theory (DFT) to systematically investigate THD degradation pathways initiated by three key radicals (·OH, SO4·- and ClO·), while assessing the ecotoxicity of resulting transformation products. Mechanistic analysis reveals distinct reaction patterns: ·OH predominantly undergoes hydrogen atom abstraction, whereas SO4·- and ClO· exhibit dual pathways combining hydrogen abstraction and radical adduct formation. Thermodynamic and kinetic analysis identifies preferential reaction sites: hydrogen abstraction primarily occurs at the side chain and 2-thiazoline ring positions, while radical addition favors C11, C13, and C14 positions. Kinetic calculations establish radical reactivity as SO4·- (5.46 × 108 M-1 s-1) > ·OH (4.30 × 108 M-1 s-1) > ClO· (7.62 × 106 M-1 s-1). Subsequent transformations primarily proceed through oxygen addition and radical addition pathways, yielding hydroxylated, carbonylated, and ring/chain-cleavage products. The ecotoxicity assessment reveals that THD exhibits aquatic toxicity and mutagenicity, with most transformation products showing reduced toxicity but retaining mutagenic potential. This study provides valuable insights for optimizing radical selection strategies and advancing the development of more efficient, sustainable AOPs in the remediation of aquatic environments contaminated with neonicotinoid insecticides.
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