环境中新型污染物分布特征及光化学行为研究对于这些污染物的环境持久性评价、风险预防与控制具有重要意义，是环境学科的研究前沿和热点领域之一。近期，我校环境科学与工程学院（碳中和科学与技术学院）葛林科教授团队与兰卡斯特大学Crispin Halsall教授、华北电力大学牛军峰教授合作，在环境新污染物分布特征、光化学行为与控制技术领域取得多项研究成果，在中科院1区Chinese Chemical Letters及《中国科学：化学》等期刊上发表系列研究论文。
【成果1】揭示渭河流域西安段抗生素类新污染物的赋存特征、来源与风险
环境中残留的抗生素属于重点管控新污染物，而在中国黄河最大支流渭河，缺少抗生素环境赋存、污染特征与生态风险的系统研究。为此，在2021-2022年，分季节对渭河西安段的30种抗生素(四环素类、大环内酯类、氟喹诺酮类和磺胺类)进行了系统监测，结合冗余分析和聚类分析揭示了其时空分布差异。沉积物中抗生素检出率低于表层水体，抗生素总浓度在冬季比夏季和秋季分别高出1.5倍和2倍，季节性差异明显。抗生素浓度沿河流方向呈逐渐减小趋势，泾河对渭河污染物稀释具有显著作用，但位于下游的浐灞支流汇入区域浓度水平有所上升。抗生素残留水平与水体pH值、电导率、温度密切相关。进一步，风险商值法表明，抗生素污染对藻类、水蚤和鱼类表现为无风险至低风险。该成果发表在SCI期刊Environmental Research与Emerging Contaminants。
【成果2】阐明典型有毒有机物的复合光化学转化动力学、产物与光致毒性
表层水体中存在众多可解离的有机污染物，揭示其不同解离形态的环境光化学行为，对于污染物的环境持久性和风险评价具有重要意义。基于竞争动力学实验和矩阵计算，考察了大环内酯类抗生素、内分泌干扰物不同解离形态的表观光解、羟基自由基和单线态氧光氧化的反应动力学，评估了相应的环境持久性和贡献，比较了表观光解与光氧化反应的产物、路径。发现复合光化学转化动力学对pH的依赖归因于各解离形态的不同反应活性。不同形态的量子产率存在差异，并且不同的去质子化程度也影响了其氧化反应活性。不同光化学反应导致了相异的转化产物、路径，但均表现出光修饰毒性。
冰雪是一类重要普遍的环境介质，冰雪环境光化学是一门新兴的学科，相关研究方兴未艾。相对于水环境光化学，冰雪环境光化学的研究深度和广度还远远不够，并且这两种反应相中的光化学行为异同有待深入揭示。通过对比研究，发现冰中多环芳烃衍生物、抗生素类污染物，不仅在反应动力学，而且在转化产物和途径上，均与水中不同。两相中同等浓度的溶解性物质对有机污染物光降解的影响也存在差异。
以上结果发表在SCI期刊Journal of Water Process Engineering, Journal of Environmental Sciences, Emerging Contaminants，以及《中国科学: 化学》。
【成果3】揭示光助高级氧化过程中抗生素类新污染物的二级反应速率常数与转化机制
我国高度重视新污染物治理。光助高级氧化技术UV/过硫酸盐(UV/PS)和UV/氯，广泛用于去除废水中的抗生素类污染物，然而其降解动力学和转化机制尚未阐明。葛林科教授团队选取氟喹诺酮类和磺胺类抗生素，详细研究了活性物种(SO4•−/Cl•)主导的二级反应动力学、产物，以及转化过程中的毒性变化。发现多数阳离子态的抗生素与SO4•−的二级反应速率常数更高，而中性形态和Cl•反应最快。基于串联质谱法，鉴定了31个关键中间产物，转化途径依赖于不同反应体系的活性物种。其中，某些产物具有比母体化合物更高的毒性。这些发现对于更好地评价这些新型有机污染物在光助高级氧化过程中的持久性和风险具有重要意义。该成果发表在中科院1区期刊Chinese Chemical Letters。
原文链接：
成果1：
https://doi.org/10.1016/j.envres.2024.118863
https://doi.org/10.1016/j.emcon.2024.100353
成果2：
https://doi.org/10.1016/j.jwpe.2024.105383
https://doi.org/10.1016/j.jes.2024.03.019
https://doi.org/10.1016/j.emcon.2024.100382
https://doi.org/10.1360/SSC-2024-0007
https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2024.141489
成果3：
https://doi.org/10.1016/j.cclet.2024.110202
（核稿：陈庆彩 编辑：李小飞）
