科技日报记者 赵汉斌
抗生素、全氟化合物、环境内分泌干扰物等具有毒性、持久性和累积性的新污染物广泛存在于水环境中，虽浓度低却危害生态平衡与人体健康。其结构复杂，传统工艺难降解，成为环境治理痛点。
如何克服这一痛点？记者11月30日从昆明理工大学环境科学与工程学院获悉，该院潘学军教授团队近期在新污染物光催化高级氧化处理方向取得新进展，团队围绕钼酸铋催化材料的晶相调控与构效关系，构建了高效可见光驱动的钼酸铋及高碘酸盐体系，实现了典型抗生素污染物的高效降解。相关成果发表于国际期刊《应用催化B：环境与能源》。
聚焦治理痛点 攻克技术瓶颈
“新污染物易通过食物链累积，治理刻不容缓，急需高效绿色技术来破解这一难题，守护生态与健康安全。”潘学军介绍，这类污染物广泛存在于地表水、地下水等水环境中，浓度虽低但危害显著，不仅会破坏生态系统平衡，还可能通过食物链累积影响人体健康。然而，由于其结构复杂、难以被传统水处理工艺有效去除，成为当前环境治理领域的一大痛点。
此前，潘学军团队长期深耕新污染物治理与高级氧化技术研发。针对这一难题，团队从材料“晶相—结构—性能”入手开展系统研究。针对新污染物难以被传统工艺彻底去除的特点，团队设计了以钼酸铋为主体的可见光响应催化材料，并与高碘酸盐协同构建光驱动高级氧化体系，通过精细调控材料晶体结构和表面电子结构，显著提升了体系对目标污染物的吸附与降解能力。
在最新研究中，团队合成并对比四种典型钼酸铋晶相，揭示其在高碘酸盐活化中的差异，首次明确铋—氧键活性、三价铋暴露程度及表面电荷分离效率的关键作用。其中，二铋六氧化二钼凭借独特的奥里维利乌斯层状结构与优异电子行为，实现对典型抗生素氧氟沙星的超快速降解，且在多种天然水体、共存离子及连续流条件下保持高稳定性。
实验数据显示，该技术对水中典型抗生素类新污染物的去除率可达95%以上，且能将污染物有效分解，避免了二次污染的产生。与传统处理技术相比，新型催化体系还具有反应条件温和、能耗低、使用寿命长等优势，无需高温高压等苛刻条件，便于在现有水处理设施中进行改造应用。
技术落地可期 赋能生态保护
这一体系不仅用于治理典型抗生素类物质，其稳定性与抗干扰性，在模拟实际地表水、地下水等多种天然水体以及常见的氯离子、硫酸根离子共存离子及连续流运条件下，仍能保持优异的降解性能，无明显效率衰减。
“从高碘酸盐体系的核心作用机制来看，这一技术体系对全氟化合物、环境内分泌干扰物等新污染物同样具有治理潜力。”潘学军教授介绍，由于具有强氧化活性物种的广谱作用，在可见光驱动下，高碘酸盐被激活的同时，能生成包括羟基、碘酰和超氧等自由基，以及光生空穴、单线态氧等非自由基物种。这些活性物种氧化能力强，且作用机制多样。
对全氟化合物而言，最难降解的核心是碳—氟键键能极高，常规氧化手段很难实现断裂。该体系产生的羟基自由基与光生空穴有望通过逐步攻击机制削弱碳—氟键稳定性，促进其断裂并将长链全氟化合物逐步转化为短链中间体，最终实现矿化为氟离子和二氧化碳。
对环境内分泌干扰物而言，其危害源于分子中如双酚A的酚羟基、邻苯二甲酸酯的酯基的“激素活性结构”。多种活性物种可优先氧化这些关键位点，使污染物失去生物活性并进一步分解为小分子产物，从而有效降低环境风险。
“新污染物治理是打赢污染防治攻坚战、保障生态环境安全的重要内容。”团队成员、昆明理工大学副教授吴晓勇表示，基于这些结构特点，新的可见光响应催化材料可增强对高碘酸盐的活化能力，进而提升活性物种的生成量与稳定性，为降解结构复杂的全氟化合物、环境内分泌干扰物提供了基础条件。
目前，该团队正围绕环境功能催化材料与其他处理工艺的耦合应用，开展进一步的放大试验与工艺优化研究，探索在城镇污水提标、工业废水深度处理及再生水新污染物控制中的应用潜力，推动新污染物治理关键技术的自主创新和成果转化。团队负责人潘学军表示，后续将结合区域水环境特点与工程需求，持续推进新污染物筛查、迁移转化规律及治理技术的系统研究，为构建精准、高效、绿色的水环境治理体系提供更加坚实的科技支撑。
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