【水中微量有机污染物研究的文献综述6100字】

参考文献水中微量有机污染物研究的文献综述1.1水中MCs现状MCs通常是指在环境中存在的微量有机化合物，它们会对生态系统或人类造成重大危害。这类污染物包括多芳香烃（PAHs），表面活性剂残留物，农药，多氯联苯二恶英（PCDDs），二苯并呋喃（PCDEs）和联苯（PCBs），塑化产品、药物及个人护理品（Pharmaceuticalsandpersonalcareproducts,PPCPs）和一些阻燃剂。在过去的半个世纪里，这类化合物的使用和生产（有时作为副产品）的增加反映了发达国家生活的本质和不断发展的工业化。这导致 MCs，特别是那些不易降解的化合物（通常称为持久性有机污染物）在环境中无处不在，并已分布在全球，甚至在偏远和未城市化的地区，如在北极已经发现MCs污染，MCs污染问题已经波及全球（Brauschetal.,2011;Annaetal.,2012;Lopezetal.,2015;Luoetal.,2014）。对城市环境的研究发现，PPCPs对常饮用的地下水具有很大的影响（Brauschetal.,2011;Félix-Caedoetal.,2013;Juradoetal.,2014;Juradoetal.,2012;López-Sernaetal.,2013;Garciaetal.,2013;Sousaetal.,2014），正成为发展中城市的一个环境问题。MCs主要来源包括城市废水处理厂（Michaeletal.,2013）和生活用品化合物，如被广泛检测到的咖啡因（Lapworthetal.,2012）。在农村地区，三嗪类除草剂(如阿特拉津)及其降解产物以及其他农药陆续被检测到，并仍然是一个广受关注的问题（Baranetal.,2007;Stuartetal.,2012）。兽药也被确定为地下水污染物（Kemperetal.,2008）。在过去几十年中，在地表水中检测到许多现代杀虫剂。据报道，在世界各地的地表水和地下水中都检测出莠去津、西玛津、甲草胺和异丙甲草胺等化合物，它们是欧洲和北美最常用的除草剂（Binteinetal.,1996；Albanisetal.,1998）。最近的研究还发现在地下水中检测到大量痕量浓度的化合物（Focazioetal.,2008a；Lapworthetal.,2012；Stuartetal.,2012）。Loos等人（2010）报告了23个欧洲国家地下水中的有机持久性污染物，主要包括药物、农药、全氟辛磺酸、PFOA、苯并三唑、激素和内分泌干扰物。在美国，很多研究人员在城市地下水中检测到了药物和其他污染物（ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Barnes</Author><Year>2008</Year><RecNum>329</RecNum><DisplayText>Barnes<styleface="italic">etal.</style>,2008</DisplayText><record><rec-number>329</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="twswftswopsrevef5rspvdr692p5ev2d0sx9"timestamp="1615812021">329</key><keyapp="ENWeb"db-id="">0</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Barnes,K.K.</author><author>Kolpin,D.W.</author><author>Furlong,E.T.</author><author>Zaugg,S.D.</author><author>Meyer,M.T.</author><author>Barber,L.B.</author></authors></contributors><auth-address>USGeologicalSurvey,400SouthClintonStreet,Room269,IowaCity,Iowa52244,UnitedStates.kkbarnes@</auth-address><titles><title>AnationalreconnaissanceofpharmaceuticalsandotherorganicwastewatercontaminantsintheUnitedStates--I)groundwater</title><secondary-title>SciTotalEnviron</secondary-title></titles><periodical><full-title>SciTotalEnviron</full-title></periodical><pages>192-200</pages><volume>402</volume><number>2-3</number><edition>2008/06/17</edition><keywords><keyword>PharmaceuticalPreparations/*analysis</keyword><keyword>QualityControl</keyword><keyword>UnitedStates</keyword><keyword>WaterPollutants,Chemical/*analysis</keyword></keywords><dates><year>2008</year><pub-dates><date>Sep1</date></pub-dates></dates><isbn>0048-9697(Print) 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retal.,2009;Khakietal.,2017）。AOPs已被Glaze等人（1987）精确定义为在室温和常压下进行的水处理工艺，是通过化学反应来产生羟基自由基和多种链式反应，所产生的自由基的氧化电位比很多氧化剂的电位高很多，从而将有机污染物氧化分解，最终将污染物矿化成CO2和H2O，对于水中污染物具有非常有效的降解效果。相比于传统氧化法，AOPs反应条件温和，对于污染物的降解具有高效性和非选择性。大量基础和应用研究表明，AOPs是去除水中持久性有机污染物最有希望、高效和环境友好的方法（Andreozzietal.,1999;Jeanetal.,1999;Gogateetal.,2004;Laineetal.,2007;Zaviskaetal.,2009）。高级氧化技术主要分为Fenton氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法、超声波氧化法和光催化氧化法。其中电化学氧化法主要有五种关键技术，即阳极氧化法、电生H2O2阳极氧化法、电芬顿法、光电芬顿法（PEF）和太阳能光电芬顿法（SPEF），对于各类型废水都具有很好的净化处理能力，对有机磷农药甚至比其化学类似物显示出更高的去除率和更大的减毒作用（Moreiraetal.,2017）。Bokare课题组（2014）发现多种变价元素（如铬、铈、铜、钴、锰和钌）都通过传统的类芬顿途径直接将H2O2分解为·OH。多种氧化态的催化剂即使在中性或碱性条件下，在均相和非均相反应条件下，都可以催化分解H2O2分解为·OH，进而分解污染物（图1-1）。高级氧化技术具有很好的应用前景，但是要进行大规模应用，仍有很多问题需要解决，需要进一步的发展。图1-1芬顿型催化剂的H2O2活化机理示意图（Bokareetal.,2014）虽然有多种技术可用于处理水中污染物，但对于MCs而言，很多常规的净化处理技术都无法实现高效去除。一方面，MCs普遍化学结构稳定复杂，难降解，甚至降解产物具有更高的毒性；另一方面，主要受MCs传质限制，当其浓度为ppb级别时，其传质阻力将大大增加。所以需要克服传质阻力，提高低浓度MCs的涡流扩散和分子扩散能力，发展具有大比表面积、强吸附-光催化活性、能高效去除水中MCs的光催化材料。1.3光催化技术1972年，Fujishima等人（1972）开辟了半导体光催化这一新的领域，首次在《Science》发表光触媒现象论文。随后，Frank等（1977）率先证明了水中氰化物可以用半导体TiO2光催化降解，开启了研究者对光催化氧化技术探究。半导体多相光催化氧化技术在常温下即可发生反应，反应易驱动，不需要其他物质的输入或输出即可将污染物矿化成CO2和H2O，无有害副产物的产生，是一种很有潜力的绿色水处理技术（Vimonseetal.,2010），已经成为国际上最活跃的研究领域之一，被认为是水中MCs去除的一种优秀的技术选择（Fernándezetal.,2014;Girietal.,2010）。从1972年至今探索研究了大量的光催化材料，有TiO2（Basavarajappaetal.,2020）、g-C3N4（Xuetal.,2017）、金属有机框架材料（MOFs）（Wangetal.,2020b）等。参考文献AiL,ZhangC,LiL,etal.Ironterephthalatemetal–organicframework:Revealingtheeffectiveactivationofhydrogenperoxideforthedegradationoforganicdyeundervisiblelightirradiation.AppliedCatalysisB:Environmental,2014,148–149:191-200.AlbanisTA,HelaDG,SakellaridesTM,etal.MonitoringofpesticideresiduesandtheirmetabolitesinsurfaceandundergroundwatersofImathia(N.Greece)bymeansofsolid-phaseextractiondisksandgaschromatography.JournalofChromatographyA,1998,823:59-71.AleziD,BelmabkhoutY,SuyetinM,etal.MOFCrystalChemistryPavingtheWaytoGasStorageNeeds:Aluminum-Basedsoc-MOFforCH4,O2,andCO2Storage.JournaloftheAmericanChemicalSociety,2015,137:13308-13318.AltmannJ,RuhlAS,ZietzschmannF,etal.Directcomparisonofozonationandadsorptionontopowderedactivatedcarbonformicropollutantremovalinadvancedwastewatertreatment.WaterResearch,2014,55:185-193.AltmannJ,RehfeldD,TraederK,etal.Combinationofgranularactivatedcarbonadsorptionanddeep-bedfiltrationasasingleadvancedwastewatertreatmentstepfororganicmicropollutantandphosphorusremoval.WaterResearch,2016,92:131-139.AnaliaA,Alvarez,JulianaMS,JoseSDC,etal.Actinobacteria:Currentresearchandperspectivesforbioremediationofpesticidesandheavymetals.Chemosphere,2017,166:41-62.AndreozziR,CaprioV,InsolaA,etal.AdvancedOxidationProcesses(AOP)forWaterPurificationandRecovery.CatalysisToday,1999,53:51-59.BaranN,MouvetC,Ne´grelP,etal.Hydrodynamicandgeochemicalconstraintsonpesticideconcentrationsinthegroundwaterofanagriculturalcatchment(Brévilles,France).EnvironmentalPollution,2007,148:729-738.BarbosaA,JuliãoD,FernandesDM,etal.CatalyticperformanceandelectrochemicalbehaviourofMetal–organicframeworks:MIL-101(Fe)versusNH2-MIL-101(Fe).Polyhedron,2017,127:464-470.BarnesKK,KolpinDW,FurlongET,etal.AnationalreconnaissanceofpharmaceuticalsandotherorganicwastewatercontaminantsintheUnitedStates--I)groundwater.ScienceoftheTotalEnvironment,2008,402:192-200.BasavarajappaPS,PatilSB,GanganagappaN,etal.Recentprogressinmetal-dopedTiO2,non-metaldoped/codopedTiO2andTiO2nanostructuredhybridsforenhancedphotocatalysis.InternationalJournalofHydrogenEnergy,2020,45:7764-7778.BinteinS,DevillersJ.EvaluatingtheenvironmentalfateofatrazineinFrance.Chemosphere,1996,32:2427-2440.BokareAD,ChoiW.Reviewofiron-freeFenton-likesystemsforactivatingH2O2inadvancedoxidationprocesses.JournalofHazardousMaterialsJournalofHazardousMaterials,2014,275:121-135.BolongN,IsmailAF,SalimMR,etal.Areviewoftheeffectsofemergingcontaminantsinwastewaterandoptionsfortheirremoval.Desalination,2009,239:229-246.BrauschJM,RandJM.Areviewofpersonalcareproductsintheaquaticenvironment:Environmentalconcentrationsandtoxicity.Chemosphere,2011,82:1518-1532.BremnerDH,MolinaR,MartínezF,etal.Degradationofphenolicaqueoussolutionsbyhighfrequencysono-Fentonsystems(US–Fe2O3/SBA-15–H2O2).AppliedCatalysisB:Environmental,2009,90:380-388.CascoME,ReyF,JordáJL,etal.Pavingthewayformethanehydrateformationonmetal-organicframeworks(MOFs).ChemicalScience,2016,7:3658-3666.ChenH,LiuY,CaiT,etal.BoostingPhotocatalyticPerformanceinMixed-ValenceMIL-53(Fe)byChangingFe(II)/Fe(III)Ratio.ACSAppliedMaterials&Interfaces,2019,11:28791-28800.ChenJ,XingZ,HanJ,etal.EnhanceddegradationofdyesbyCu-Co-Ninanoparticlesloaded