化學(xué)品污染已經(jīng)成為嚴(yán)重威脅生態(tài)環(huán)境和人類(lèi)健康的環(huán)境問(wèn)題之一。新污染物治理也成為我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)進(jìn)程中的重要部分。環(huán)境學(xué)院曲蛟、張亞南教授團(tuán)隊(duì)圍繞新污染物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和污染修復(fù)，從新污染物在水環(huán)境中的光化學(xué)降解、污廢水中的降解技術(shù)和機(jī)制及降解副產(chǎn)物毒性評(píng)價(jià)三方面開(kāi)展了系列研究工作，取得了創(chuàng)新性且具突破性的研究成果。
科學(xué)合理評(píng)估新污染物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)是實(shí)現(xiàn)其污染管控的重要環(huán)節(jié)。然而，目前仍面臨種類(lèi)繁多化學(xué)品環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估難以實(shí)現(xiàn)的科學(xué)難題。針對(duì)這一難題，該團(tuán)隊(duì)針對(duì)抗生素、持久性有機(jī)污染物、微塑料等四類(lèi)第一批重點(diǎn)管控新污染物，從環(huán)境持久性預(yù)測(cè)和降解副產(chǎn)物毒性評(píng)估兩方面開(kāi)展了研究工作。研究發(fā)現(xiàn)在地表水中，太陽(yáng)光引發(fā)的化學(xué)降解是新污染物重要的消除途徑。在光照條件下,溴代阻燃劑及其替代物(Environ. Sci. Technol., 2018, 52, 10490?10499)、抗生素及其誘導(dǎo)產(chǎn)生的抗生素耐藥基因(ARGs)和耐藥菌(ARB) (Water Res., 2020, 185, 116241; J. Hazard. Mater., 2023, 454, 131560)在水中均可以發(fā)生光化學(xué)轉(zhuǎn)化/失活行為，深層次闡釋了環(huán)境轉(zhuǎn)化微觀(guān)機(jī)理。水中普遍存在的溶解性有機(jī)質(zhì)(DOM)等環(huán)境因素可通過(guò)光屏蔽效應(yīng)或產(chǎn)生活性自由基(Water Res., 2021, 192, 116857; Sci. Total Environ., 2020, 712, 136450)影響新污染物的光化學(xué)轉(zhuǎn)化(Environ. Sci. Technol., 2022, 56, 3085?3095)?；谘芯拷Y(jié)果估算了污染物在實(shí)際水體中的環(huán)境持久性，得出了部分替代物仍具有潛在環(huán)境持久性的結(jié)論?；诙拘詼y(cè)試和模型預(yù)測(cè)發(fā)現(xiàn)在新污染物環(huán)境降解過(guò)程中可生成毒性更高的降解副產(chǎn)物，使得降解體系毒性風(fēng)險(xiǎn)呈升高趨勢(shì)(J. Hazard. Mater., 2021, 416, 125842)，進(jìn)而增強(qiáng)其對(duì)水環(huán)境的二次風(fēng)險(xiǎn)。研究成果填補(bǔ)了尚無(wú)ARGs在地表水中化學(xué)轉(zhuǎn)化行為研究的空白，對(duì)深入理解新污染物的環(huán)境歸趨、評(píng)估其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)有重要意義。
圖：團(tuán)隊(duì)總體研究?jī)?nèi)容和思路
近年來(lái)，該團(tuán)隊(duì)針對(duì)現(xiàn)有水處理工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)抗生素等新污染物無(wú)法徹底去除的難題，設(shè)計(jì)了基于合理調(diào)控并有效利用多元均相體系表面能的混液剝離等多種材料制備技術(shù)，結(jié)合雜原子摻雜、形貌調(diào)控、異質(zhì)結(jié)構(gòu)建等方法制得多種以黑磷(BP)和氮化碳(CN)為基元的催化活性高、穩(wěn)定性強(qiáng)且可回收的納米材料(Environ. Pollut., 2019, 245, 950?956)，構(gòu)建了光、電和光/電耦合等多種高級(jí)氧化體系，并實(shí)現(xiàn)了對(duì)水中抗生素等典型新污染物的快速降解和細(xì)菌的高效滅活(Appl. Catal. B: Environ., 2021, 285, 119864)。結(jié)合理論計(jì)算、組學(xué)分析等技術(shù)，揭示了羥基自由基、過(guò)氧化氫等活性物種在新污染物降解和細(xì)菌滅活中的突出作用(Chem. Eng. J., 2020, 384, 123258)。所開(kāi)發(fā)的技術(shù)在可見(jiàn)光照條件下30 min處理即可實(shí)現(xiàn)四環(huán)素、諾氟沙星等抗生素超過(guò)90%的去除效率以及60 min實(shí)現(xiàn)超過(guò)99.99%大腸桿菌的滅活(Environ. Pollut., 2020, 258, 113702)。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊(duì)評(píng)估了所研發(fā)新污染物降解體系的毒性變化及副產(chǎn)物毒性效應(yīng)，闡明了新污染物降解的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)趨勢(shì)，提出了風(fēng)險(xiǎn)調(diào)控策略。利用低成本和儲(chǔ)量豐富的材料制備催化劑，且利用太陽(yáng)光的可見(jiàn)光部分實(shí)現(xiàn)水中新污染物去除和細(xì)菌滅活，滿(mǎn)足低碳環(huán)保的源頭控制技術(shù)要求。
該團(tuán)隊(duì)在Environ. Sci. Technol., Water Res., Appl. Catal. B: Environ., J. Hazard. Mater.等環(huán)境領(lǐng)域權(quán)威學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表系列有代表性的文章，并得到了中國(guó)工程院院士、國(guó)家基金杰出青年基金獲得者及國(guó)際知名期刊主編、副主編等國(guó)內(nèi)外同行專(zhuān)家的正面引用。部分科研成果獲得2023年度吉林省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
