无氧化剂条件下溴离子光活化产生自由基降解高盐水中新兴污染物的机制与应用研究

《Water Research X》：Br Radicals generated via Bromate-free Photoactivation May Promote Degradation of Emerging Contaminants in Highly Saline Waters

本研究发现222 nm远紫外（UV222）可在无氧化剂条件下光活化Br?生成溴自由基（Br•/Br2•–），有效降解污染物并避免溴酸盐及溴化副产物生成。通过DFT计算揭示了Br?在水分子簇中的光激发机制，其在海水、养殖废水等高盐水体中展现出良好的应用潜力，为含溴水体处理提供了高效清洁的新策略（AOPs）。

　　

Section snippets

Reagents

实验所用化学品及材料详见表S1。养殖进水、养殖出水及海岸地下水样本采集自中国浙江省台州市（水质参数见表S1）。

Experimental procedures

详细实验流程见Text S2。

Analytical methods

采用液相色谱-质谱联用（LC-MS）测定环丙沙星（CIP）、磺胺嘧啶（SDZ）、土霉素（OTC）、头孢噻肟（CFX）、苯酚、西咪替丁（CMD）、雷尼替丁（RND）、恩诺沙星（ENF）等污染物浓度。溴化副产物（如三卤甲烷、二溴乙腈）采用气相色谱-电子捕获检测器（GC-ECD）分析，检测限低于量化标准。

Mechanism of Bromine radicals by Br^? photolysis at 222 nm

Br^?在UV₂₂₂辐射下生成溴自由基的过程涉及光诱导电子转移。与氯自由基不同，溴自由基难以通过电子顺磁共振（EPR）直接检测，因其不易与捕获剂形成加合物。因此采用TEMPO检测光化学反应产生的水合电子（e_aq^?）。为排除其他还原剂干扰，EPR实验在去离子水体系中进行，证实UV₂₂₂/Br?系统可产生显著电子信号，支持溴自由基的生成途径。

Conclusion

本研究首次发现UV₂₂₂可直接激活Br?产生溴自由基，促进污染物光解且不生成溴酸盐。通过实验与理论计算，揭示了Br?在水溶液中的光诱导电子转移机制。Br?在UV₂₂₂下的光敏特性与溴自由基的反应选择性，为高盐水体中新兴污染物的高效降解提供了新技术路径。