低压紫外/过氧乙酸协同降解磷酸氯喹：效能评估、降解路径与反应机制研究

为解决抗病毒药物磷酸氯喹(CQP)在水环境中残留引发的生态风险问题，研究人员创新性地构建了低压紫外/过氧乙酸(LP-UV/PAA)协同体系。研究表明，该系统在30分钟内可实现99.89%的CQP降解，羟基自由基(·OH)为主导活性物种，同时具备优异灭菌能力(3.04 log灭活)和消毒副产物(DBPs)控制效果，为水处理工程提供了高效可持续的技术方案。

　　

随着COVID-19疫情期间磷酸氯喹(CQP)作为抗病毒药物的广泛使用，其在水环境中的残留问题日益凸显。传统污水处理厂对CQP的去除率仅60%，约46.73%会残留在污泥中，通过生物累积作用威胁生态系统。更棘手的是，现有处理技术存在二次污染风险、耗时长且选择性差，亟需开发绿色高效的新型降解技术。

针对这一挑战，国内研究人员在《Ecotoxicology and Environmental Safety》发表的研究中，创新性地将低压紫外(LP-UV)与过氧乙酸(PAA)联用，构建了LP-UV/PAA高级氧化系统。研究团队通过系统优化反应参数，结合电子顺磁共振(EPR)和液相色谱-质谱联用(LC-MS/MS)等技术，揭示了CQP的降解机制与路径，并评估了处理过程的生态安全性。

关键技术方法包括：1) 采用LP-UV(254 nm)激发PAA产生自由基；2) 通过EPR结合DMPO捕获技术鉴定活性物种；3) 利用LC-MS/MS分析降解中间体；4) 应用ECOSAR模型评估毒性；5) 测定枯草芽孢杆菌灭活效率及DBPs生成量。

3.1 降解效能评估
系统在30分钟内实现99.89%的CQP去除，反应符合准一级动力学(k_obs=0.1530 min^-1)，显著优于单独LP-UV(28.13%)或PAA处理。对比其他AOPs，该体系无需复杂催化剂制备，具有工程应用潜力。

3.2 影响因素解析
最佳条件为pH 5-6、PAA剂量2 mM，此时卤素离子(Cl^-/Br^-)和HCO₃^-轻微促进降解。实际水体测试显示99%去除率，证实体系的环境适应性。

3.3 活性物种贡献
EPR检测到·OH、CH₃·和CH₃COOO·三种自由基，淬灭实验表明·OH贡献84.59%，竞争降解实验显示·C-R贡献35.81%。次级自由基通过PAA链式反应生成(CH₃C(O)O·+PAA→CH₃C(O)OO·)。

3.4 降解路径与毒性
基于福井函数预测，CQP主要通过N-去乙基化、脱酰胺和氢提取三条路径降解。ECOSAR模型显示多数中间体毒性低于母体化合物，其中TP118完全无毒，证实体系可有效降低生态风险。

3.5 灭菌与DBPs控制
体系对枯草芽孢杆菌灭活率达3.04 log，且DBPs生成总量最低(以CHCl₃为主)，显著优于单一处理。经济分析显示优化PAA剂量(2 mM)时EE/O_total仅7.15 kWh/m³，能耗远低于UV/H₂O₂(81.433 kWh/m³)。

该研究不仅阐明了UV/PAA体系中自由基介导的污染物降解机制，更提供了一种兼具高效性(>99%去除)、安全性(低DBPs)和经济性(低能耗)的水处理技术。特别值得关注的是，系统在降解污染物的同时实现了病原微生物灭活，这种"一石二鸟"的效果使其在应对突发公共卫生事件的水处理场景中具有独特优势。未来研究可进一步探索该技术与生物处理的联用，以提升污染物矿化效率。