利用远紫外光（Far-UVC）对NaClO进行光解以实现碘帕胺（iopamidol）的降解：反应性物质的作用、降解机制及生态毒性

《Journal of Water Process Engineering》：Far-UVC photolysis of NaClO for iopamidol degradation: Role of reactive substances, degradation mechanisms and ecotoxicity

碘化对比剂iopamidol（IPM）在UV222/NaClO系统中通过Cl2?•主导降解（贡献41.76%），优于UV254/NaClO系统，且能耗更低、毒性更小。研究系统评估了NaClO浓度、pH、天然有机物（NOM）及阴离子（Cl?、HCO3?）对降解效率的影响，揭示了活性物种作用机制及生态风险。

　　在当今社会，随着医疗影像技术的迅速发展，含碘造影剂的应用日益广泛，这使得它们在水环境中的检测频率显著上升。含碘造影剂不仅因其增强图像质量、成本适中以及相对较低的毒性而被广泛使用，还因其化学稳定性而难以被生物降解，从而导致其进入废水系统并最终出现在地表水、地下水及饮用水源中。这种长期的环境残留不仅可能影响水体的生态平衡，还可能通过光解作用生成含碘消毒副产物（I-DBPs），对水生生物造成潜在危害。然而，传统的水处理方法在有效降解这类污染物方面存在局限性，因此，探索新的高效处理技术显得尤为重要。

本文研究了利用UV₂₂₂/NaClO系统对碘帕米醇（IPM）进行降解的可行性，旨在评估其在去除含碘污染物方面的潜力。UV₂₂₂，即远紫外线（波长为222纳米），因其在空气和表面消毒中的广泛应用而受到关注。尤其是在新冠疫情背景下，UV₂₂₂展现出更强的病原体灭活能力，同时避免了汞灯所带来的环境和健康风险。此外，UV₂₂₂在激发氧化前体物质（如次氯酸钠）生成活性氯物种（RCS）和羟基自由基（HO•）方面具有显著优势，这使得其在水处理领域的应用前景广阔。

相比之下，传统的UV₂₅₄系统虽然也常用于水处理，但其在激发氧化前体物质方面存在一定的局限性。一方面，UV₂₅₄的波长较长，可能对水体中的某些污染物降解效果不佳；另一方面，其在激发过程中可能生成更多的有害副产物，影响水质安全。此外，UV₂₅₄的使用还可能带来额外的化学物质引入，增加处理过程的复杂性。

本研究通过建立UV₂₂₂/NaClO和UV₂₅₄/NaClO两种高级氧化工艺（AOPs），系统地分析了不同参数对IPM降解效率的影响，包括次氯酸钠（NaClO）浓度、pH值、自然有机质（NOM）以及阴离子（如Cl^?和HCO₃^?）的浓度。研究结果显示，UV₂₂₂/NaClO系统在IPM的降解过程中表现出更高的效率。特别是在稳态浓度分析中，活性氯物种（如二氯自由基Cl₂^?•）在该系统中的贡献显著高于UV₂₅₄/NaClO系统，达到了41.76%的占比，而臭氧的贡献仅为7.72%。这表明，在UV₂₂₂/NaClO系统中，活性氯物种是IPM降解的主要驱动力。

进一步的实验表明，提高NaClO的浓度可以有效增强活性氯物种的稳态浓度及其对IPM降解的贡献。同时，中性pH条件下的IPM去除效率更高，这可能与活性氯物种在不同pH条件下的稳定性及反应活性有关。然而，研究也发现，Cl^?和HCO₃^?的存在虽然有助于活性氯物种的生成，却在一定程度上抑制了整体的降解效率。这可能是由于这些阴离子与活性氯物种发生反应，降低了其有效浓度。此外，自然有机质（NOM）的存在主要抑制了ClO•的活性，这提示在实际水处理过程中，需要考虑NOM对反应体系的影响。

尽管UV₂₂₂和UV₂₅₄在自由基动力学和氧化产物生成方面表现出相似的趋势，但UV₂₂₂/NaClO系统在多个方面展现出优势。首先，该系统实现了更高的活性氯物种转化率，这意味着在相同的反应条件下，更多的氧化前体物质被有效利用，从而提高了IPM的降解效率。其次，UV₂₂₂/NaClO系统在降低对斑马鱼、小球藻和荧光假单胞菌等生物的急性毒性方面表现更佳，这表明其在实际应用中可能更安全，对生态环境的潜在影响更小。最后，该系统还表现出更低的能量消耗，这对于追求节能高效的水处理技术而言是一个重要的优势。

研究还探讨了IPM的降解途径和可能的副产物。通过分析反应过程中生成的活性物种及其对IPM的降解作用，研究人员提出了几种可能的降解路径，包括直接光解、活性氯物种的氧化作用以及羟基自由基的参与。这些途径的揭示不仅有助于理解IPM在水环境中的去除机制，也为后续的水处理工艺优化提供了理论依据。

此外，本研究还评估了UV₂₂₂/NaClO系统在实际水处理中的应用潜力。通过对比两种系统的处理效果，研究发现UV₂₂₂在驱动高级氧化工艺方面具有更高的效率，这主要得益于其对氧化前体物质的更强激发能力。同时，由于UV₂₂₂的使用不会引入额外的化学物质，因此在处理过程中对环境的污染更小，更符合现代水处理技术对绿色和可持续发展的要求。

值得注意的是，虽然UV₂₂₂/NaClO系统在多个方面表现出色，但其在实际应用中仍需进一步优化。例如，如何在不同水质条件下保持较高的降解效率，以及如何有效控制副产物的生成，都是需要深入研究的问题。此外，对于NOM等复杂成分的影响，还需要更多的实验数据支持，以便在实际水处理过程中进行合理的工艺调整。

本研究的结论不仅为含碘污染物的去除提供了新的技术方案，也为未来水处理技术的发展指明了方向。UV₂₂₂/NaClO系统作为一种高效的、节能的、环境友好的处理方法，具有广阔的应用前景。特别是在饮用水处理和废水回用领域，该系统可能成为一种替代传统UV₂₅₄系统的优选方案。然而，为了确保其在实际应用中的安全性和有效性，还需要进一步的研究和实践验证。

总的来说，本研究通过系统分析和实验验证，揭示了UV₂₂₂/NaClO系统在去除含碘污染物方面的潜力。其在降解效率、生态安全性以及能源消耗等方面的优势，使其成为一种值得推广的高级氧化工艺。未来的研究可以进一步探索该系统在不同水体条件下的适用性，并结合其他处理技术，开发出更加综合和高效的水处理方案。这不仅有助于解决当前水处理技术面临的挑战，也为实现水资源的可持续利用提供了坚实的理论基础和技术支持。