UV光下铁螯合肥料的光催化降解研究：为水培系统提供快速评估方法

为解决铁(Fe)缺乏对作物生产的负面影响及铁螯合物在UV消毒系统中的光降解问题，研究人员通过TiO2光催化系统评估了六种铁螯合物（EDTA、[S,S']-EDDS、IDHA、o,oEDDHA、HBED和EDDHSA）的稳定性。研究发现，非酚类螯合物降解更快，而酚类螯合物（如o,oEDDHA/Fe3+）表现出更高的光稳定性，为水培系统中铁肥的合理使用提供了科学依据。

　　

铁是植物生长的必需微量元素，但在石灰性和碱性土壤中，铁易形成不溶性化合物，导致作物缺铁黄化。为解决这一问题，农业中常使用合成铁螯合物（如EDTA和EDDHA）维持铁的可溶性。然而，这些螯合物在光照下易发生光降解，尤其在水培系统中使用UV辐射消毒时，其有效性可能大幅降低。此外，传统螯合物如EDTA的环境持久性和重金属迁移风险也引发关注。因此，开发环保型铁螯合物并评估其光稳定性成为研究热点。

马德里自治大学（Universidad Autónoma de Madrid）的研究团队设计了一种紧凑型TiO₂光催化系统，模拟水培消毒条件，系统研究了六种铁螯合物的光降解行为。研究通过中央复合设计（CCD）优化实验条件，结合高效液相色谱（HPLC-DAD）和电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）分析，揭示了非酚类螯合物（如EDTA/Fe³⁺）与酚类螯合物（如o,oEDDHA/Fe³⁺）的降解差异。相关成果发表在《Chemical and Biological Technologies in Agriculture》上。

关键技术方法
研究采用TiO₂光催化系统（UV-LED, 280 nm）模拟水培消毒环境，通过CCD实验设计优化反应条件。螯合物降解动力学通过HPLC-DAD监测螯合铁浓度，ICP-OES测定总铁含量。此外，在改良Hoagland营养液中评估了宏量营养素和铜对降解的影响。

研究结果

1. 非酚类螯合物的快速降解：EDTA/Fe³⁺、[S,S]-EDDS/Fe³⁺和IDHA/Fe³⁺遵循一级动力学，半衰期分别为79、25和29分钟（2.5 mg Fe/L条件下）。[S,S]-EDDS/Fe³⁺降解最快，可能与分子结构稳定性较低有关。

2. 酚类螯合物的高稳定性：o,oEDDHA/Fe³⁺和EDDHSA/Fe³⁺的半衰期分别达491分钟和264分钟，归因于酚基团对Fe³⁺的高亲和力（logK°=35.09）。HBED/Fe³⁺因叔胺结构降解较快（半衰期42分钟）。

3. 营养液环境的影响：在含Cu²⁺的Hoagland营养液中，[S,S]-EDDS/Fe³⁺完全降解，而o,oEDDHA/Fe³⁺仍保持61%螯合铁，表明铜竞争对部分螯合物的影响显著。

结论与意义
该研究证实酚类铁螯合物（尤其是o,oEDDHA/Fe³⁺）在UV-TiO₂系统中具有显著光稳定性，适合水培循环系统。尽管光降解产物可能降低铁有效性，但总铁保留率超过60%，提示降解产物仍具铁络合能力。研究为水培系统中铁肥的选择和消毒工艺优化提供了理论依据，同时为开发环境友好型螯合物（如[S,S]-EDDS）提供了新思路。