能环学院李子富教授ES&T|硝酸盐强化远紫外照射降解磺胺甲恶唑

9月19日，北京科技大学李子富教授、敖秀玮副教授（共同通讯）在Environmental Science & Technology发表了题为“Nitrate Enhanced Sulfamethoxazole Degradation by 222 nm Far-UVC Irradiation: Role of Reactive Nitrogen Species”的研究论文（ASAP），揭示了硝酸盐强化222nm远紫外降解磺胺甲恶唑的机制。

基于紫外线的高级氧化工艺（UV-AOPs）是去除各种水生系统中新出现的微污染物的有效方法。UV-AOP 系统中常用的紫外光源是汞灯，包括发射 254 纳米单色光的低压紫外（LPUV）灯和发射 200-400 纳米多色光的中压紫外灯。最近，波长在 200-230 纳米范围内的远紫外辐照已成为一种很有前途的水处理技术。氪-氯（KrCl*）准分子灯发出的峰值为 222 纳米，是最常用的远紫外光源。与 MP/LP 紫外线灯相比，KrCl* 准分子灯的预热时间更短、光子辐照能量更高、对暴露的人体组织和眼睛的伤害最小。重要的是它不含汞，因此更加环保。目前，222 纳米远紫外线已被研究用于水消毒，其消毒效果与 254 纳米紫外线相当。相对而言，将 222 纳米远紫外线用于降解水中有机微污染物（OMPs）的研究较少。实际上，由于 O-O 键在 240 纳米以下有明显的吸收，H2O2、过硫酸盐 (PDS) 和过乙酸等过氧化物对 222 纳米远紫外线的吸收比对 254 纳米紫外线的吸收要强得多。因此，利用 222 纳米远紫外线活化过氧化物时，很可能会增强活性自由基的生成，这对新型紫外线-AOP 的开发可能具有重要意义。最近的一项研究表明，222 nm 远紫外/H2O2 系统中羟基自由基（•OH）的稳态浓度是 LPUV/H2O2 系统的 9.4 倍。因此，在无汞 KrCl* 准分子灯作为光源的情况下，222 nm 远紫外光驱动的 AOP 有可能为降解水中的 OMP 提供更有效的策略。

222 纳米远紫外辐照在降解水中有机微污染物方面的应用前景广阔。几乎所有水体中都存在硝酸盐（NO3-），它会严重影响 222 纳米远紫外驱动系统的性能。本文首次研究了 NO3- 在 222 纳米波长下对磺胺甲噁唑（SMX）光降解的影响，发现NO3-能显著增强 SMX 在不同离解形式下的降解。除了羟基自由基（•OH），活性氮物种（RNS）在 SMX 降解中也发挥了重要作用。随着 NO3-浓度的增加，RNS 对 SMX 降解的贡献率在 pH 值为 3 时从 25.7% 降至 8.6%，但在 pH 值为 7 时从 1.5% 增加至 24.7%，这是因为具有富电子基团的去质子化 SMX 更容易与 RNS 发生反应。提出了 SMX 的转化机制，包括异构化、键裂解、羟基化、亚硝基化和硝化过程。15N 同位素标记实验表明，在 pH 值为 7 的 222 nm 远紫外/NO3-系统中，RNS 诱导的硝化产物甚至成为 SMX 的主要产物，其毒性高于 SMX 本身。为避免或消除这些有毒副产品，有必要开展进一步的研究。这项研究为指导利用 222 纳米远紫外线处理含NO3-水体中的抗生素提供了宝贵的见解。

（责编：王钰健）