精选论文||《能源环境保护》“新污染物”研究领域
文摘
科学
2024-09-04 14:45
浙江
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新污染物相较于传统污染物，具有来源广泛、种类繁多、风险隐蔽且治理复杂的特点，对生态环境和人体健康构成较大威胁。良好的生态环境不仅是实现高质量发展的需求, 也是构建 “美丽中国” 的内在要求, 更是构建生态文明的必然条件。《能源环境保护》编辑部精选了2023年发表的8篇新污染物研究领域的论文，以期为相关研究人员提供参考。![]()
摘要：
近年来，各种新污染物因其潜在的毒性，对生态环境、生物体、人体健康造成了严重的威胁，已经被越来越多的研究者所关注。尽管传统的检测方法具有较高的灵敏度与准确性，但它们往往依赖于大型且昂贵的检测设备以及复杂的操作过程。因此，对新污染物进行快速、精确、便捷的检测是环境污染防控的一个重要环节。在众多检测方法中，光电化学(PEC)传感器因其较低的背景信号，良好的灵敏度以及易于小型化等优点成为了新污染物检测领域的研究热点之一。本文系统详细的综述了PEC传感器的检测机理及其在新污染物检测领域的应用研究。介绍了目前PEC传感器常用的检测策略、识别策略、以及光电活性材料的改性策略。讨论了PEC对多类新污染物检测的研究进展。最后，对PEC传感器在新污染物检测领域的发展给出了一些建议和展望，提出了一些潜在的问题与可能的改进方法，以促进PEC传感器在新污染物检测领域的进一步发展与应用。出版信息：
刘天豪, 欧阳细莲, 程星洋, 汤晶, 汤琳. 光电化学传感器在新污染物检测领域的应用[J]. 能源环境保护, 2023, 37(4):12-19. DOI:10.20078/j.eep.20230707.LIU Tianhao, OUYANG Xilian, CHENG Xingyang, TANG Jing, TANG Lin. Applications of photoelectrochemical sensors for the detection of emerging contaminants[J]. Energy Environmental Protection, 2023, 37(4): 12-19. DOI:10.20078/j.eep.20230707.
H2O2协助铜基催化剂激发新污染物表面裂解性能与供电子机制摘要：
源头水中存在着有毒的新污染物（ECs）和无毒的溶解性有机质（DOM）,如何低耗高效地优先去除ECs是源头水深度净化的关键。为突破这一瓶颈，本研究将Cu、Al金属物种原位调控为具有表面贫富电子微区的双反应中心（DRCs）催化剂（CA-CN）,并将其应用于去除水中微量ECs。研究表明：在微量H2O2的协助下，CA-CN对于多种微量新污染物都具有优异的降解性能，尤其是对于双酚A，在5min内就可实现超80%的去除率；在配置了微量ECs的实际源头水体中实现了ECs的优先去除；一系列表征技术发现污染物作为电子供体通过π—π结构与催化剂表面的缺电子中心发生界面作用并传递电子，电子通过催化剂表面的C—O—M（金属物种）键桥传递至富电子中心，并活化吸附在此的过氧化氢和溶解氧；过氧化氢在整个过程中更重要的作用是触发降解ECs的链式反应。这些发现突破了传统源头水净化的瓶颈问题，为开发新型高效、低耗水净化工艺提供了方向。
出版信息：
孙英涛, 林业泓, 蔡璇英, 张致泰, 张发根, 胡春, 吕来. H2O2协助铜基催化剂激发新污染物表面裂解性能与供电子机制[J]. 能源环境保护, 2023, 37(2): 187-195. DOI:10.20078/j.eep.20230206.SUN Yingtao, LIN Yehong, CAI Xuanying, ZHANG Zhitai, ZHANG Fagen, HU Chun, LYU Lai. Surface cleavage and electron donation mechanism of emerging contaminants excited by H2O2 assisted Cu-based catalyst[J]. Energy Environmental Protection, 2023, 37(2): 187-195.DOI:10.20078/j.eep.20230206.
摘要：
为减少工业制药废水中的土霉素污染，采用绿色、快速的球磨工艺一步合成了铁掺杂氮化硼纳米片（Fe-BN），并研究了其对制药废水中土霉素的去除性能。利用球磨的物理机械力，同步实现商品氮化硼的高效剥离和铁基活性中心的掺杂。通过XRD、FTIR、XPS、TEM、N2-吸附脱附曲线等表征分析吸附剂Fe（5%）-BN的理化性质，并系统研究了其对土霉素（OTC）的吸附性能和机理。结果表明：Fe（5%）-BN的比表面积在球磨45min后提升了3倍以上，Fe元素主要以Fe2O3的形式掺杂在BN片层结构中，OTC在Fe（5%）-BN上的吸附容量相较其前驱体商品氮化硼提升了约7.7倍；吸附符合准二级动力学模型和Freundlich等温线模型，吸附过程为自发吸热，吸附机理主要是阳离子桥作用、静电相互作用和π—π作用；经过4次吸附-解吸循环后，OTC的去除率仍高于94%，循环稳定性良好。出版信息：
王勇, 吴昊峰, 金艳, 罗贵玲, 巢艳红, 朱文帅. 铁掺杂氮化硼对制药废水中土霉素的吸附性能研究[J].能源环境保护, 2023, 37(5): 47-56. DOI:10.20078/j.eep.20230208.WANG Yong, WU Haofeng, JIN Yan, LUO Guiling, CHAO Yanhong, ZHU Wenshuai. Fe-doped boron nitride for adsorption of oxytetracycline in pharmaceutical wastewater[J]. Energy Environmental Protection, 2023, 37(5): 47-56. DOI:10.20078/j.eep.20230208.
摘要：
近年来，随着生活水平的提高，我国药品生产和使用量急剧增加；同时个人护理产品的消费量也在快速增长，由此引发水环境中持续存在药物和个人护理产品等新污染物，其中抗生素类药物污染尤为突出。目前，基于过硫酸盐的高级氧化法，因其具有反应时间短、降解效率高、适用范围广等优点，被视为一种具有应用前景的水净化技术。本综述首先详细介绍国内抗生素的使用和污染现状，剖析抗生素的来源和迁移过程，其次系统阐述过硫酸盐的活化体系(热活化、辐射活化、超声活化、金属/非金属催化剂非均相活化等)，再次深入探讨过硫酸盐高级氧化技术对抗生素的降解机理(自由基和非自由基机制)，最后对该技术仍存在的问题进行了分析，对未来研究方向进行了展望。本文以期为活化过硫酸盐高级氧化技术在降解抗生素的实际应用中提供一定的参考。
出版信息：
杨直渝, 朱科, 许镇浩, 张晓蝶, 严凯. 基于过硫酸盐高级氧化技术降解抗生素的研究进展[J].能源环境保护, 2023, 37(5): 1-14. DOI:10.20078/j.eep.20230408.YANG Zhiyu, ZHU Ke, XU Zhenhao, ZHANG Xiaodie, YAN Kai. Research advance on the degradation of antibiotics through advanced oxidation technology using persulfate[J]. Energy Environmental Protection, 2023, 37(5): 1-14. DOI:10.20078/j.eep.20230408.
摘要：
新污染物是一类浓度相对较低但毒性很高的污染物，可以在生物体内富集，并通过食物链转移到人体，对环境生态和人体健康都构成很大威胁。此外，新污染物在环境中的危害具有潜在性、隐蔽性和持久性，因此选择适当的方法对新污染物进行风险管控具有重要的现实意义。在我国推行“双碳行动”的大背景下，人们对生物炭吸附去除新污染物产生了广泛的研究兴趣。然而，需要注意的是，原始生物炭在许多应用中存在局限性，例如吸附能力弱、选择性差、化学稳定性较低等。因此，有必要对生物炭进行改性，以提高其在水污染处理中的应用。目前，生物炭改性方法中，化学改性是最为广泛应用的一种方法。本文介绍了三种常见的化学改性方法，包括酸改性、碱改性以及金属盐/氧化物改性，并阐述它们提高生物炭物理化学性能的机制。此外，还分析了化学改性生物炭介导新污染物去除的增效机制，主要涉及吸附和高级氧化过程。总结了近五年来化学改性生物炭对药品及个人护理产品(PPCPs)、内分泌干扰物(EDCs)、全氟化合物(PFCs)和微塑料(MPs)等典型新污染物去除方面的研究进展。最后，本文提出了化学改性生物炭介导新污染物去除的未来探索方向，旨在为水中新污染物的绿色高效去除提供参考。
出版信息：
李希婷, 董浩然. 化学改性生物炭介导水中新污染物去除的研究进展[J].能源环境保护, 2023, 37(5): 15-24. DOI:10.20078/j.eep.20230806.LI Xiting, DONG Haoran. Advances in the removal of emerging contaminants from water mediated by chemically modified biochar[J]. Energy Environmental Protection, 2023, 37(5): 15-24. DOI:10.20078/j.eep.20230806.
CoFe2O4/MnO2活化过一硫酸盐降解盐酸四环素的研究摘要：
针对四环素类抗生素污染物在水中不断累积，对人体健康和生态环境造成严重危害这一问题，本研究制备了CoFe2O4/MnO2新型复合材料，并将其作为高效过一硫酸盐（PMS）活化剂，用于降解水体中的盐酸四环素（TCH）。降解结果表明CoFe2O4/MnO2-PMS体系具有突出的TCH去除效率，反应40min后，去除率可达92.7%，远高于单一催化剂-PMS体系。影响因素实验结果显示，CoFe2O4/MnO2-PMS降解体系具有广泛的pH适用性，并且在各种阴离子的存在下仍能保持较高的降解活性。此外，CoFe2O4/MnO2-PMS降解体系具有良好的稳定性和可重复利用性，在5次循环后仍保持较高的催化活性和TCH降解率。机理分析表明CoFe2O4/MnO2复合材料在催化PMS降解TCH的过程中，存在Co2+/Co3+、Fe3+/Fe2+和Mn3+/Mn4+的价态循环并参与电子转移过程，从而使得活化过程中SO4·-和·OH被充分释放，并通过一系列典型的链式反应高效降解TCH。
出版信息：
张贤胜, 孙婧雯, 刘智峰. CoFe2O4/MnO2活化过一硫酸盐降解盐酸四环素的研究[J]. 能源环境保护, 2023, 37(5): 57-70. DOI:10.20078/j.eep.20231004.ZHANG Xiansheng, SUN Jingwen, LIU Zhifeng. Degradation of tetracycline hydrochloride by CoFe2O4/MnO2 activated permonosulfate[J]. Energy Environmental Protection, 2023, 37(5): 57-70. DOI:10.20078/j.eep.20231004.
响应面法优化纳米铁活化过二硫酸盐降解17β-雌二醇摘要：
17β-雌二醇（E2）作为典型的内分泌干扰物（EDCs）普遍存在于废水和地表水中，可引起潜在水环境风险。利用绿色合成纳米铁（Fe NPs）活化过二硫酸盐（PDS）去除E2，并采用响应面优化法探究最佳的实验条件。实验结果表明：响应面二次多项式模型显著，失拟项不显著，模型合理且拟合性较好。当E2初始浓度3mg·L-1时，Fe NPs投加量0.09g·L-1、氧化剂PDS浓度6mmol·L-1、体系pH为3、反应温度30℃的条件下E2去除率达到99.3%；电子顺磁共振（EPR）技术和淬灭实验表明SO4·-和·OH是体系中主要的自由基；Fe NPs循环使用4次时体系对E2的降解效率仍达到90.0%，表明绿色合成Fe NPs是一种有效的类芬顿催化剂。出版信息：
林强, 龚开晟, 金晓英. 响应面法优化纳米铁活化过二硫酸盐降解17β-雌二醇[J]. 能源环境保护, 2023, 37(6): 185-191. DOI:10.20078/j.eep.20230709.LIN Qiang, GONG Kaisheng, JIN Xiaoying. Response surface methodology to optimize the degradation of 17β-estradiol by iron nanoparticles activated peroxydisulfate[J]. Energy Environmental Protection, 2023, 37(6): 185-191. DOI:10.20078/j.eep.20230709.
摘要：
选用斑马鱼为模式生物，探究3种微塑料(PP、PE、PVC)和三氯生(TCS)联合暴露对斑马鱼的神经毒性效应。结果表明：微塑料(MPs)可以作为TCS进入生物体内的载体，MPs和TCS联合暴露毒性主要为协同作用；与TCS相比，TCS+PP、TCS+PE和TCS+PVC组中SOD分别降低了10.3%、12.4%和7.9%，AchE活力分别降低了10.8%、1.5%和6.1%，5-HT含量分别提高了83.2%、37.7%和59.3%(p<0.05);与TCS+PE相比，TCS+PP组5-HT含量提高了33.1%，具有显著性差异(p<0.05)，PP-MPs和TCS联合暴露产生了更强的神经毒性；代谢组分析发现TCS+PP复合组诱导98个特异性变化的代谢物，这些代谢物通过影响氨基酸代谢、甘油磷脂代谢、鞘脂代谢、花生四烯酸代谢和神经活性配体受体相互作用等代谢过程，对脑产生更严重的神经毒性。
出版信息：
安浩, 张宴. 微塑料和三氯生对斑马鱼的神经毒性效应研究[J]. 能源环境保护, 2023, 37(4): 131-139. DOI:10.20078/j.eep.20230304.AN Hao, ZHANG Yan. Study on neurotoxic effects of microplastics and triclosan on the zebrafish[J]. Energy Environmental Protection, 2023, 37(4): 131-139. DOI:10.20078/j.eep.20230304.
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2024年第3期
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编辑｜邵方嫄
审核｜金丽丽
