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四溴双酚 A（TBBPA）广泛存在于环境和生物体内，危害生态与健康。研究人员开发了 ZVI 技术与好氧活性污泥结合的系统来降解 TBBPA。结果显示该系统能高效矿化 TBBPA，为减轻其污染风险提供了新方案。
在现代生活中，各类电子产品、塑料制品等广泛使用溴化阻燃剂（BFRs）来防火，四溴双酚 A（TBBPA）作为其中的典型代表，因其出色的阻燃性能被大量应用。然而，这却带来了严重的环境问题。TBBPA 在空气、土壤、水体等各种环境介质以及生物体内广泛存在，它具有内分泌干扰、免疫毒性、神经毒性和致癌性等危害，对生态平衡和人类健康构成了巨大威胁。传统的处理方法在应对 TBBPA 污染时效果不佳，比如零价铁（ZVI）技术虽有一定作用，但存在反应速率随时间下降的问题，而生物降解单独使用时，TBBPA 难以彻底矿化，还会产生具有潜在风险的中间产物。为了解决这些难题，来自国内的研究人员开展了一项重要研究，相关成果发表在《Emerging Contaminants》上。该研究将 ZVI - 基于的三金属催化剂（s - Fe
0 - Cu - Pd）与好氧活性污泥相结合，探索 TBBPA 的高效降解和矿化方法，这对于减轻 TBBPA 污染的危害、保护生态环境和人类健康意义重大。
研究人员为开展此项研究，主要运用了以下关键技术方法：一是材料合成技术，通过置换反应合成了 s - Fe0 - Cu - Pd 三金属材料；二是多种表征技术，如 X 射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X 射线光电子能谱（XPS）等用于分析材料特性；三是电化学分析技术，像循环伏安法（CV）、电化学阻抗谱（EIS）等评估材料的电化学性能；四是宏基因组测序分析技术，探究好氧活性污泥微生物群落结构及功能；五是色谱分析技术，利用高效液相色谱（HPLC）、液相色谱 - 质谱联用（LC - MS）测定 TBBPA 及其降解产物浓度。
研究结果如下：
- s - Fe0 - 基颗粒的表征：XRD 分析显示 s - Fe0 - Cu - Pd 成功负载了铜，钯因低负载和高分散未出现明显峰；SEM 观察到其表面微观结构特征；元素分析表明 Fe、Cu、Pd 的分布及质量比符合理论值。
- TBBPA 解毒的评估
- 影响 TBBPA 降解的因素：研究发现铜和钯的负载量、催化剂用量和初始 pH 对 TBBPA 降解效率影响显著。确定了最佳条件为铜负载量 5.0 wt%、钯负载量 0.075 wt%、催化剂用量 30 g/L、初始 pH 为 3，此时 TBBPA 降解率可达 97.93%。
- 不同 s - Fe0基催化剂对 TBBPA 的脱溴作用：对比不同催化剂，s - Fe0 - Cu - Pd 降解 TBBPA 效率最高，且中间产物积累少，主要产物为双酚 A（BPA）。该催化剂稳定性和可重复使用性良好，经十次循环使用后酸洗可恢复部分性能。
- 生物降解效果评估：通过实验表明 TBBPA 不易生物降解，会抑制微生物呼吸，而 BPA 易生物降解。优化后的好氧活性污泥处理条件为污泥浓度 3000 mg/L、曝气速率 6 L/min，在此条件下 BPA 降解率可达 100%，且联合处理能显著提高总有机碳（TOC）和化学需氧量（COD）去除率，在不同水基质中也表现出较高降解效率。
- TBBPA 解毒机制
- 化学降解催化机制：s - Fe0 - Cu - Pd 具有较大比表面积和孔体积，利于降解。XPS 分析显示反应中 Fe、Cu、Pd 均参与反应且发生氧化还原变化。电化学分析表明其具有最强的氧化还原能力、最低的电荷转移电阻和最高的电子转移效率。DFT 计算揭示了电子分布变化，证实了其催化活性增强的原因。EPR 和猝灭实验确定了?H、?OH、1O2和?O2?等活性物种参与降解，其中?H 起主要作用。
- 生物降解催化机制：宏基因组分析发现驯化的好氧活性污泥中，Pseudomonas和Sphingomonas是降解 BPA 的主要菌属。Sphingomonas启动 BPA 降解，Pseudomonas促进中间产物进一步矿化。KEGG 通路分析推测了 BPA 降解的代谢途径，涉及细胞色素 P450 单加氧酶等参与的反应。
- TBBPA 的降解途径：通过 LC - MS 鉴定出 12 种中间产物，提出两条 TBBPA 转化为 BPA 的途径，即?OH 介导的氧化开环等反应和?H 攻击导致的逐步脱溴反应。生物降解阶段，Sphingomonas和Pseudomonas协同作用使 BPA 矿化。毒性评估显示联合处理能有效降低 TBBPA 及其中间产物的生物累积和发育毒性风险。
研究结论和讨论部分指出，本研究成功将 ZVI - 基于的三金属催化剂与好氧活性污泥集成，实现了 TBBPA 及其转化产物的全面矿化。优化的降解条件和明确的降解机制为实际应用提供了理论依据，优势明显。但该研究也存在一定局限性，比如实际应用场景中可能面临复杂水质的挑战等。未来研究可进一步探索如何提高该系统在复杂环境中的适应性，以及深入研究微生物群落与三金属催化剂之间的协同作用机制，这将有助于推动 TBBPA 污染治理技术的发展，为环境保护和人类健康保障提供更有效的策略。
