阿特拉津(除草剂)和毒死蜱(杀虫剂)是地表水和地下水中常见的农药类微污染物,传统的生化法难以将其有效去除。紫外/氯(UV/Cl₂)高级氧化工艺,在紫外光解游离氯(HOCl/OCl⁻)的过程中,能同时产生羟基自由基(·OH)和一系列的活性氯物种(RCS,如Cl·, Cl₂·⁻, ClO·)。与仅产生·OH的UV/H₂O₂体系相比,UV/Cl₂体系中的RCS具有更强的亲电性和选择性,它们对一些富含电子的特定官能团(如硫醚键、芳香胺基团)的反应速率常数,甚至比·OH高出数个数量级。这为高效、精准地降解那些具有特定化学结构的难降解农药提供了可能。
本研究在UV254nm汞灯照射下,对比了UV/Cl₂和UV/H₂O₂两种工艺对几种农药的降解。结果表明,UV/Cl₂对毒死蜱(含P=S键)和莠去津(含三嗪环)的降解速率远快于UV/H₂O₂。通过向体系中加入特异性的自由基淬灭剂(如硝基苯淬灭·OH,苯甲酸探针用于测定·OH和RCS的稳态浓度),并结合动力学模型,成功地定量区分了·OH和RCS对降解的贡献。结果令人惊讶:对于毒死蜱的降解,RCS(主要是ClO·)的贡献超过了70%;对于阿特拉津,RCS的贡献也达到了40%以上。这表明,RCS是该体系高效降解这些含硫、含氮农药的关键“杀手锏”。这归因于Cl·和ClO·等亲电自由基,能通过单电子氧化、加成或抽氢反应,高效地攻击这些农药分子中富含电子的特定官能团。
降解产物的毒性评估表明,UV/Cl₂处理后,毒死蜱溶液的乙酰胆碱酯酶抑制活性被完全消除,表明其实现了彻底的解毒。与单独氯化相比,UV/Cl₂工艺产生的卤代消毒副产物(DBPs)总量虽有所增加,但通过优化加氯量和反应停留时间,可以将其控制在安全限值以下。该研究揭示了RCS在降解水中特定农药中的核心作用,为科学选择和应用UV/Cl₂技术提供了重要的机理指导。
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