臭氧-紫外线联用技术对受纳河流水生风险的调控潜力：溶解性有机质的关键作用

为解决再生水生态补给中抗生素残留及溶解性有机质（DOM）转化引发的河流生态风险问题，研究人员通过对比O3与O3/UV处理含磺胺甲恶唑（SMX）再生水的效果，发现O3/UV技术可提升SMX去除率40%，降低下游毒性51%，减少染色体抗生素抗性基因（cARG）传播风险50%，并促进氮富集DOM的微生物降解。该研究为优化高级氧化工艺（AOPs）选择及评估再生水生态安全性提供了理论依据。

　　

随着城市化进程加速，再生水作为河流生态补给的重要水源，其安全性备受关注。然而，传统污水处理厂对磺胺甲恶唑（SMX）等抗生素的去除效率有限，残留药物及溶解性有机质（DOM）的转化可能引发受纳河流的长期生态风险。尽管高级氧化工艺（AOPs）如臭氧（O₃）能有效降解污染物，但部分氧化产物可能增加毒性。更高效的O₃/UV联用技术虽被提出，其对DOM分子特性及微生物生态的影响尚不明确。

为探究这一问题，吉林大学等机构的研究人员设计了一项系统性实验，通过模拟受纳河流环境，对比O₃与O₃/UV处理含SMX再生水的生态效应。研究整合了傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR-MS）、宏基因组学和毒性分析技术，揭示了DOM分子组成与水生风险的关联机制。论文发表在《Journal of Cleaner Production》，为再生水处理的工艺优化提供了科学依据。

关键技术方法
研究采用模拟河流反应器（36 L容积）进行长期生态补给实验，设置O₃、O₃/UV和对照组处理通道。通过FT-ICR-MS解析DOM分子特征，结合宏基因组学分析微生物群落及抗生素抗性基因（ARGs）分布，并利用毒性测试评估不同处理对水生生物的影响。

研究结果

Enhanced the discharging and receiving of water qualities
O₃/UV较O₃提升SMX去除率40%，且单位能耗（E_EO）降低11.87%。尽管O₃/UV系统温室气体贡献增加19.77%，但其在SMX氧化中更具成本效益。

DOM转化与毒性关联
O₃处理虽去除40% SMX，但下游毒性反增79%，与DOM分子量（MW）升高相关；而O₃/UV通过降低DOM MW使下游毒性减少51%，表明DOM特性而非SMX残留主导毒性变化。

微生物群落与ARGs调控
O₃/UV促进污染物降解菌富集，微生物群落聚类系数提升23%，并减少50% cARG传播风险，与DOM分子组成密切关联。此外，该工艺加速氮富集DOM的微生物降解，增强河流自净能力。

结论与意义
研究表明，O₃/UV技术通过协同氧化机制，不仅高效去除SMX，还能调控DOM向低毒性、易降解方向转化，显著降低受纳河流的生态风险。该发现强调了在再生水风险评估中需综合考虑DOM演化规律，为AOPs工艺选择提供了新视角。研究结果对实现水资源可持续利用及生态安全具有重要实践价值。