PPCPs在环境介质中的归趋及高级氧化降解研究进展_王永强

表现为特别敏感，经光解可生成多种小分子的降解产物〔25〕。此外，研究表明，水体中PPCPs的光解效果随水体深度和浊度的增加而降低，且光降解过程多数仅发生在水体表面透光区域〔26〕。直接水解是PPCPs进入水体后另一种重要的转化途径，如大环内酯类由于具有特殊的苷键结构在酸性条件下极易水解，四环素类抗生素也已被证明在水环境中极不稳定〔27〕。各类生物的降解作用对水环境中PPCPs的去除也具有至关重要的作用，但其降解效果受诸多因素制约，如污染物种类，水环境碳氮比、温度、溶解氧以及微生物种类与浓度等〔28〕。3水环境中PPCPs的生态毒性与潜在风险PPCPs在生态系统中具有较强的持久性和生物积累性，会严重威胁生态环境和生物健康〔29〕。H.Sanderson等〔30〕利用水生生物对226种抗生素的生态危害性进行了研究，结果证明，在所研究的抗生素中16%对大型蚤极毒，20%对藻类非常毒，超过一半对鱼类有毒；此外还发现，抗生素的种类对生物种类的毒性效应存在较大差别。刘晓玲等〔31〕以市场上畅销的2种沐浴露测试其对水生生物的生态毒性，结果表明，大型蚤分别暴露在六神沐浴露中24h和玉兰油沐浴露中48h时，半最大效应质量浓度（EC50）均在10~100mg/L之间，都属于中等毒性物质。PPCPs在水环境介质中的赋存浓度不高，因此其很难对人体或动物产生急性毒性作用。但是，PPCPs具有富集作用，会在生物体内累积，当人体或动物在含PPCPs的水环境中暴露时间足够长时，可能会产生潜在的生态毒性，由此引发的潜在风险应当予以重视。金磊等〔32〕以华东某市水源水为研究对象，测定了其中磺胺类抗生素的含量，结果表明，磺胺和磺胺甲唑的检出率为100%，检出质量浓度分别为107、43.1ng/L。虽然通过风险熵的方法发现该水源水中的磺胺类抗生素对人体没有直接威胁，但水源水中通常残留多种抗生素，其长期风险和潜在综合风险值得关注。有研究表明，对于学龄儿童，长期接触或摄入水中低剂量抗生素是导致其过胖的风险因素。WenhuiLi等〔33〕对白洋淀水环境中水体、沉积物及生物中抗生素的赋存与风险进行了研究，结果发现，红霉素、磺胺甲基异唑等5种抗生素的存在会影响藻类的生长。此外，水环境介质中的污染物来源、种类繁多，PPCPs通常与多种污染物（如重金属）共同存在，在水环境中形成一系列的复合污染。同时，其他污染物的存在也会影响PPCPs类污染物的赋存形态和毒性。4高级氧化技术降解PPCPs废水高级氧化技术通常是利用电、超声、光照、外加催化剂或高温高压等反应条件下生成的具有强氧化性的·OH将难降解的大分子有机物变为低毒或无毒的小分子物质。按照产生自由基途径的不同和反应条件的特点，可将其分为O3氧化、光催化氧化、高铁酸盐（Fe（Ⅵ））氧化等。4.1O3氧化技术O3氧化反应体系中，PPCPs可通过直接与O3分子反应，或与O3分解产生的·OH反应被去除，O3〔34〕和·OH均属于强氧化剂。O3产生·OH的机理如下：O3+OH-→O2-+HO2·（1）O3+HO2·→2O2+·OH（2）2HO2·→O3+H2O（3）HO2·+·OH→O2+H2O（4）O3是一种选择性氧化剂，与电子供体基团结合反应性能较强，但与电子受体结合表现为低反应性〔35〕。王涛等〔36〕向传统水处理工艺的二级出水中加入19种PPCPs，并利用O3氧化对其进行处理，结果发现，当pH=7.1，O3质量浓度为1.2mg/L时，如磺胺甲恶唑和环丙沙星等17种PPCPs的去除率均可达到70%左右，当O3质量浓度增至2mg/L时，其去除率接近100%；而雷尼替汀和噻苯咪唑对O3及自由基均不敏感，通过增加O3投加量的方法不易去除。O3虽然氧化性强，但由于易分解，大大影响了其持续氧化能力。有研究表明，利用Hp-β-环糊精对O3进行包络后，O3/Hp-β-环糊精包络物具有明显的可持续氧化性，其氧化能力也强于单独O3氧化〔37〕。孙秋月〔38〕利用O3/H2O2体系降解废水中的磺胺甲恶唑和红霉素，并考察了pH、O3及H2O2投加量对降解效果的影响，结果发现，该氧化体系可以有效降解磺胺甲恶唑和红霉素，最佳条件下2种污染物的降解率分别达93%和91%。4.2光催化氧化技术光催化剂的能带结构由含电子（e-）价带和空穴（h+）导带，及两者之间的禁带组成。当光催化剂受到能量大于等于禁带宽度的光照射时，价带上的e-被激发跃迁至导带，并在价带上产生相应的h+，e-和h+在电场作用下分离并迁移到粒子表面，形成电子-空穴对。h+具有极强的氧化性，能将水中的OH-与H2O转化为·OH，吸附在催化剂表面的物质以及水中的工业水处理2019-02，39（2）王永强，等：PPCPs在环境介质中的归趋及高级氧化降解研究进展13O2俘获电子可生成超氧自由基（·O2-），