水环境中铜的光化学研究进展_

收稿：!#年#月，收修改稿：!#年$月!国家自然科学基金（%&’!!$#）、江苏省自然科学基金（()!!#*+）和国家,-+项目（!!..-**!/0）资助!!通讯联系人12345：637894:7;<’1=<’>7水环境中铜的光化学研究进展!徐珑杨曦!!张爱茜杨洪生（南京大学环境学院污染控制与资源化国家重点实验室南京!*?+）摘要水环境中的铜主要以配合物形式存在，大多具有光化学活性。由于铜在光化学过程中的氧化还原循环可以导致其配体以及水体中有机污染物的降解，所以铜及其配合物在污染修复技术中的应用逐渐受到关注。本文综述了水环境中铜的光化学研究进展以及在多相和均相光催化体系中铜对污染修复的影响。关键词铜光化学光催化中图分类号：@-##A*?；B0!文献标识码：.文章编号：*0/!,*B（!0）+/#*!/0!#$%&&’(!)#*#+)%,’&*-#./#00%’(1234*’+5-&*%,&!#$%&’(%&!)!!*+(%&,)-)(%’(%&.$%&/+0%&（CD3D1)16E3F&G3D&G6&HI&551K1M&&5&HDM1N7O4G&7217D，%37;478P74O1GL4D6，%37;478!*?+，JM473）16&*4+*Q&LD&HDM1>4&7L473S<3D4>L6LD12L3G1>&2R5191=T4DMO3G4&&2R5191L3G1543F51D&RM&D&>M124>35G13>D4&7L’IM&D&=18G3=3D4&7&HDM1&G8374>54837=L3LT1553L&DM1G&G8374>R&556>51L&H>&RR1G<7=1GL&53G4GG3=43D4&7’IM&D&>M124>3521>M374L2L&HDM1>&RR1G>&2R5191L473S<3D4>L6LD12L3G1G1O41T1=’UM1G&51&H>&RR1G47M1D1G&8171&3D356D4>L6LD12L37=M17>1DM142R54>3D4&7L&HDM1L1RG&>1LL1L4717O4G&7217D35G121=43D4&73G135L&=4L>&RR1G；RM&D&>M124LDG6；RM&D&>3D356L4L一、引言铜是一种广泛存在于水环境中的过渡金属，虽然浓度不高，但由于其显著的毒性效应，受到环境科学界的广泛关注。铜在水体中可以和许多有机、无机配体形成较为稳定的配合物，在太阳辐射下能发生一系列的光化学反应，导致铜的形态变化，同时产生羟基自由基（·@V）、超氧阴离子（@!W·）等活性氧自由基，使其配体以及水体中其他有机污染物降解乃至矿化。将铜的光化学性质应用于水处理技术的研究和开发，正受到越来越多的关注。本文综述了水环境中铜的光化学反应机理以及铜在光催化体系中的应用等方面的研究进展。二、水环境中铜配合物的光化学反应天然水体中的铜主要来源于岩石和土壤的风化过程，降水也会带来一些含铜的溶解有机物，水生动植物的残体也是水环境中铜的一个重要来源［*］。近年来，环境中铜的含量迅速增加，主要来源包括杀菌除藻剂的使用、电解铜工厂的废水排放以及水管的腐蚀等［!］。一般地，溶解态铜在天然水体中的含量很低，只有*W?—*W**2&5XE，颗粒态铜的含量是溶解态的+—#倍［+，#］。在对浮游动物123405$2((66)%)/［0］和鲤科鱼类78(2//(29(［-］幼体进行的急性毒性实验中，?-M/EJ0（?-M半致死浓度）值分别为-?A#!8XE和第*$卷第+期!0年0月化学进展IK@YKNCCZ%JVNQZCUK[\&5’*$%&’+Q36，!0!#$%!&’(，与铅、镍、汞等其它重金属的毒性试验数据相比，铜表现出更为显著的毒性效应［)，*］。近!多年来的大量研究表明，铜的毒性以及生物可利用性和它的形态有关，对生物体毒性最大的主要是游离的铜离子［+］。在实际水环境中铜主要和,-.、/0.、/,#1.、氨基酸以及一些惰性的腐殖质形成稳定的配合物，使其光化学活性大大提高；此外其他金属离子的竞争作用等［!］，使得铜在水环境中的形态分布变得十分复杂［!!］。开展对水环境中与铜有关的光化学反应研究，有助于深入认识铜的形态变化规律，从而揭示其生物可利用性变化的化学机制。!水环境中铜的氧化还原循环在水环境中铜主要以/2（）配合物的形式存在，它可以吸收太阳辐射，通过(3/4（05&6789:;9<=:60>?6@&=:@67AB=@）机理还原成/2（#）［!1］，因此/2（#）在表层水