Aquatic photolysis of high-risk fluorinated liquid crystal monomers: Kinetics, toxicity evaluation, and mechanisms

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作者
Jingyi Wu,Weibiao Ye,Yiping Feng,Wenhao Lao,Junchun Li,Haijian Lu,Guoguang Liu,Guanyong Su,Yirong Deng
出处
期刊:Water Research [Elsevier BV]
卷期号:255: 121510-121510 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.watres.2024.121510
摘要

Despite the frequent detection of Fluorinated liquid-crystal monomers (FLCMs) in the environment, the level of understanding of their fate, toxicity, and transformation remains insufficient. Herein, we investigated the degradation kinetics and mechanism of an FLCM (4-cyano-3-fluorophenyl 4-ethylbenzoate, CEB-F) under ultraviolet (UV) photolysis in aquatic environment. Our findings demonstrated that the UV photolysis of CEB-F followed first-order kinetics. Photodegradation products were identified using liquid chromatography with mass spectrometry, and detailed reaction pathways were proposed. It is postulated that through the attack of reactive oxygen species, hydroxylation, and C-O/C-F bond cleavage, CEB-F gradually degraded into small molecular compounds, releasing fluorine ions. Acute immobilization tests with Daphnia magna (D. magna) revealed significant acute toxicity of CEB-F, with LC50 values ranging from 1.023 to 0.0536 μM over 24 to 96 hours, emphasizing the potential high risk of FLCMs in aquatic ecosystems if inadvertently discharged. Interestingly, we found that the toxicity of CEB-F photolysis reaction solutions was effectively reduced. Through catalase and acetylcholinesterase activities analysis along with molecular docking simulation, we proposed differences in the underlying toxicity mechanisms of CEB-F and its photolysis products to D. magna. These findings highlight the potential harmful effects of FLCMs on aquatic ecosystems and enrich our understanding of the photolysis behavior of FLCMs.

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