研究背景

卤代双酚化合物在全球水体中广泛存在，其潜在的环境风险可能远高于其双酚化合物母体。阳光光解是多种有机微污染物转化的关键过程。然而，目前关于卤代双酚污染物在阳光照射水体中的归趋研究仍然相对匮乏，且对不同类型的卤代取代基对光解行为的影响尚缺乏系统性探讨。

基于该研究背景，实验室2022级博士生张圣琪解析了双酚F（BPF）在不同卤化过程中的反应动力学；评估了BPF及其卤代产物在阳光照射水体中直接和间接光解的光化学反应性；量化了不同光生成的反应中间体对BPF及其卤代产物的光解贡献并预测出半衰期；探究了太阳光在实际废水中降解BPF及其卤代产物的可行性并识别了二次转化产物。该工作系统评估了卤代BPF在水处理过程中的生成过程及其在阳光照射水体中的光化学转化行为，对深入理解卤代有机微污染物的光化学归趋具有重要意义。该工作已发表在Water Research (2024, 272, 122966)。

第一作者：张圣琪

通讯作者：冯明宝副教授、Yunho Lee 教授

通讯单位：厦门大学、韩国光州科学技术院

论文DOI：doi.org/10.1016/j.watres.2024.122966

成果介绍

卤代双酚化合物在城市水体中广泛存在，相较于其前体双酚化合物可能带来更大的环境风险。本研究探讨了BPF在氯化过程中的卤代生成机制及其在受纳水体中的转化行为。研究表明，BPF的氯化过程遵循二级反应动力学，其反应速率常数在pH 5.0至9.0范围内从1.0 M^-1 s^-1增加至50.4 M^-1 s^-1。而溴化和碘化反应的速率常数比氯化反应高出4-5个数量级。此外，评估了卤代BPF在阳光照射表层水体中的光化学降解潜力，重点分析了直接光解和间接光解的作用。其中，间接光解主要涉及与三重态溶解性有机物（³CDOM^*）、羟基自由基（^•OH）和单线态氧（¹O₂）的反应。值得注意的是，卤代BPF的光降解效率显著高于BPF母体。通过模拟实际湿地水体中的光解实验，验证了阳光对卤代BPF的高效降解作用。

图文摘要

主要结论

（1）在pH 5.0至9.0范围内，BPF的氯化过程遵顼二级反应动力学。其二级反应速率常数从1.0 M^-1 s^-1（pH 5.0）增加至50.4 M^-1 s^-1（pH 9.0）。

（2）Br^-和I^-的存在显著促进了BPF的反应过程，其中溴化和碘化的二级速率常数比氯化反应高出4-5个数量级

（3）通过高分辨率液相色谱-质谱联用技术，共鉴定出了23种BPF的卤代产物，主要的反应机制为亲电取代反应。此外，在模拟阳光照射下进行的实际湿地水样卤代BPF光解实验中，识别出了4种二次转化产物，其主要反应机制为光致脱卤。

（4）由^•OH、³CDOM^*和¹O₂介导的间接光解被认为是BPF光化学转化的主要途径。随着卤素取代基的数量增加，直接光解的重要性也随之增强。在实际湿地水样中，阳光诱导的光解有效降解了7种卤代BPF，表明太阳光光解在去除地表水中这些卤化产物方面具有潜力。