Page 11 - 《华中农业大学学报（自然科学版）》2020年第5期
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第 ５ 期                   徐骁 等: 活性氧物种在环境污染物降解转化中的应用研究进展                                     ５

               的机理研究中发现, 除空穴外, OH 和 O ２ 对于                 生素降解过程中作用明显             [ ５ , ５３Ｇ５４ ] . Luo 等  [ ５ ] 发现利
                                                        －
               罗丹明 B 的降解也有一定的促进作用.                             用酸修 饰 的 生 物 炭 活 化 H ２O ２ 可 以 产 生 大 量 的
                   农药的过度施用导致其在环境中不断残留和富                         OH , 对环丙沙星的去除率高达 ９３％ .对于磺胺
               集, 对人类健康造成了严重威胁.高级氧化技术是                         二甲嘧啶抗生素, Ji等         [ ５３ ] 通过理论计算研究发现,
               降解有机农药分子最有效的方法之一, 活性氧物种                          OH 和 O ２ 更易攻击碳骨架上的亲核位点, 以降
                                                                           －
               在其中发挥了十分重要的作用.由于不同农药分子                          低污染物的生物毒性, 最终完全降解. Pi等                  [ ５４ ] 发现
               的官能团不同, 所以具有不同氧化能力的活性氧物                         四环素的光催化降解路径主要包含 OH 介导的自
                                                                          １
               种降解和去除不同农药的作用机制也有差异. Din g                      由基过程和 O ２ 介导的非自由基过程.
               等  [ ５１ ] 发现自掺杂 Bi ２WO ６ 材料产生更多的 O ２ 有        2.3  细菌污染物
                                                          －
               助于通过加氢还原脱氯, 从而 实现氯原子的脱离.                             环境中滋生的有害细菌等微生物容易造成生物
               此外, 产生的少量的 OH 则可以通过氧化羟基化                      污染, 对生物体造成健康威胁.环境催化杀菌被认
               作用实现脱氯从而减小污染物毒性. H y e j in 等               [ ５２ ]  为是解决这一问题的有效手段而被广泛研究.其中
               设计制备的 Cu x P 固体环境修复剂可以直接活化空                     产生的大量活性氧物种凭借其强氧化能力, 在细菌
                                                            , 杀灭过程中发挥了重要作用. Sun 等                [ ５５ ]
               气中的氧气分子发生两电子还原反应生成 H ２O ２                                                            研究发现,
               然后进一步催化分解成强氧化活性的 OH , 对 ４Ｇ 氯                  在有氧条件下非晶态的纳米铁微球比常规的晶体纳
               酚农药污染物有很好的去除效果.而对照样品 CoP 米铁表现出更高的大肠杆菌灭活率和物理去 除效
               却几乎不能降解 ４Ｇ 氯酚, 其主要原因是 Cu x P 和氧                 率.这主要归因于溶液中铁的加速溶解和分子氧的
               气分子发 生 的 是 三 电 子 过 程, 生 成 的 H ２O ２ 会 和          活化, 从而产生了更多的活性氧物种, 特别是游离的
               Cu 发生 类 芬 顿 反 应 生 成  OH , 而 CoP 生 成 的          OH .相反, 常规的晶体纳米铁倾 向 于 产 生 表 面
                  ＋
               H ２O ２ 则无法转化至有效的活性物种. Xu 等               [ ２４ ] 研   OH , 因此其与大肠杆菌之间有限的物理接触阻碍
               究了不同条件下含氧空位 TiO ２ 光催化降解 ４Ｇ 氯酚                   了其杀菌能力.此外, 非晶态的纳米铁微球释放的
               的机制.通过 ESR 对活性氧物种的测定结果, 他们                      溶解铁的水解产生了大量的松散的 FeOOH 来包裹
               发现空气气氛煅烧引入氧空位制得的 AＧTiO ２ 可以                     大肠杆菌, 从而增加了大肠杆菌膜的功能障碍.同

                                           －  , 其在阻止 ４Ｇ 氯酚     时, 这种水解过程降低了大肠杆菌胶体的稳定性, 并
               有效地活化氧气分子生成 O ２
               光降解过程中中间体的积累方面起着重要作用.然                          导致其快速凝结和沉淀, 有利于其物理去除. Wan g
               而, 氮气气氛煅烧引入氧空位制得的 NＧTiO ２ 虽然                    等  [ ５６ ] 利用超薄碳包覆的磁性铁酸钴光催化剂实现
                                                                                                    －
               具有更好的可见光吸收, 但不能有效地活化分子氧. 了大肠杆菌的有效杀灭, 发现空穴、 O ２ 和 H ２O ２
               多余的光生电子反而会充当还原剂参与对苯醌向对                          是杀菌过程中的主要活性物种.针对环境污水中耐
               苯 氢 醌 的 转 化, 使 得 降 解 产 物 无 法 进 一 步 矿 化. 药性细菌难以通过生物降解法去除这一难题, Ren
               Din g 等 [ ９ ] 设计的电催化 / 电芬顿体系比单纯的电催              等  [ ５７ ] 设计了聚偏氟乙烯( PVDF ) 超滤膜 TiO ２ 纳米
               化或芬顿过程具有更优异的阿特拉津去除和矿化效                          科技复合光催化膜反应器, 利用紫外光和光催化产
               率.这主要归因于阳极发生的分子氧活化和类芬顿                          生的大量活性氧物种, 可以有效地杀灭和去除环境

                                          －  , 其可以促进阿特拉        中的耐药性细菌, 去除效率达 ９８％ . Ethel等               [ ５８ ] 合
               反应产生的大量 OH 和 O ２
               津羟基化脱氯过程及后续的三嗪酮的开环矿化.                           成的量子点和光敏染料结晶紫复合物对多种耐药性
                   近年来抗生素的滥用导致环境中产生了耐药性                        革兰氏阳性和革兰氏阴性菌具有杀菌活性, 主要归
               超级细菌, 其对生态平衡和人类健康造成严重影响. 功于大量活性氧物种的产生, 量子点和光敏染料之
               Xu 等 [ ７ ] 通过光催化技术降解环丙沙星也取得了优                   间的紧密接触能加速电子和能量转移过程, 进而产
               异的性能.光照 ４０ min 就可以基本完全去除环丙                      生了大量有细胞毒性的 O ２ 和 O ２          －  .
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               沙星, 其矿化效率超过 ５０％ , 生物毒性几乎完全消                     3 总结与展望
               失.进一步研究发现, OH 、 O ２ 和 O ２ 可以通过
                                                 １
                                              －
               羟基化作用脱去 F 原子, 进而继续断开哌嗪环使其                            活性氧物种作为高级氧化技术的主要活性中间
               得以深入矿化.这些活性氧物种在降解过程中都发                          体, 在大气净化、 废水处理和细菌污染物处理方面发
               挥了重要作用.此外, 包括理论计算和实验探究在                         挥了非常重要的作用.目前, 利用活性氧物种进行
               内的大量研究表明, OH 等活性氧物种在多种抗                       污染控制和环境修复的研究广泛, 但活性氧物种在
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