摘要
阿特拉津（Atrazine，ATZ），一种环境内分泌干扰物，曾经是世界上应用最广泛的除草剂之一。它在土壤和水体中长期蓄积，使环境中 ATZ 浓度超过最大允许浓度（3μg L-1），最终对人体健康、动物和植物造成严重危害。因此，ATZ的降解研究十分重要，同时需要对降解过程和潜在机理进行细致分析。 纳米零价铁（Nanoscale Zero-Valent Iron，nZVI）因其能够高效去除环境中的优先污染物而受到广泛关注。nZVI 活化过硫酸盐的高级氧化反应是一种高效降解难降解有机污染物的有效途径。在运用过程中，由于易氧化、易团聚的性质，需采用不同方式对nZVI进行改良以提高其反应活性。因此本文通过两种不同处理改良nZVI，并将其用于活化过硫酸氢钾（Peroxymonosulfate，PMS）降解水体中的ATZ。两种处理分别为：（1）在nZVI活化PMS反应体系中添加不同天然有机螯合剂，以增加nZVI活化PMS的能力；（2）将nZVI负载于生物质炭上进行改性提高其反应活性，在慢速震荡条件下活化PMS降解ATZ。系统研究两种体系中ATZ的降解动力学、探究不同环境因素对ATZ降解的影响并分析ATZ降解途径及机理等。具体研究结果如下： 本文首先探究三种天然有机螯合剂（酒石酸，茶多酚及乙二胺-N,N’-二琥珀酸）对nZVI/PMS体系降解ATZ的影响。结果表明，添加酒石酸对降解促进效果最佳。当ATZ为4 mg L-1，nZVI为0.05 g L-1，PMS为0.5 mM时，无酒石酸体系中ATZ降解率仅为11%（30 min），相较于添加酒石酸体系（0.025 g L-1），降解率可达100%。其机制为酒石酸与nZVI释放的铁离子络合并促进体系中Fe3+向Fe2+转化，增加活化PMS产生活性氧物质（例如，SO4?-）的效率，从而提高ATZ降解率。结果表明，酒石酸浓度、PMS浓度及不同初始pH对酒石酸-nZVI/PMS体系中ATZ的降解影响显著。此外，当Cr(Ⅵ)与ATZ共污染时，酒石酸-nZVI/PMS体系仍对ATZ具有良好的降解效能（3 h内降解率达77%），同时溶液中的Cr(Ⅵ)能够全部被还原为Cr(Ⅲ)。 本文进一步通过将nZVI负载于废弃马尾松树干烧制的生物质炭上，制备一种绿色复合材料（pBC-nZVI），并探究其活化PMS降解ATZ的效果。TEM结果显示，复合材料形态为球形颗粒，呈链簇状分布。相比于nZVI，复合材料的比表面积增大了62 m2 g-1。与nZVI/PMS系统相比，ATZ的降解率在复合材料/PMS系统中显著提高。随着PMS和复合材料的添加量增加，ATZ降解率先上升再下降，在0.5 mM PMS、0.1 mg L-1复合材料条件下效果最佳。随着pH上升，ATZ的降解率逐渐下降，且黄腐酸 的存在会竞争体系中的自由基从而抑制ATZ降解。复合材料能有效减缓nZVI氧化和Fe2+的释放，从而提高nZVI对PMS的活化效能。 pBC-nZVI/PMS体系中，主要的活性氧物质为SO4?-，HO?和 1O2。通过对ATZ降解产物进行LC-TOF-MS检测，推导出7种中间产物，并推测ATZ降解主要通过脱烷基化和烷基氧化进行。研究表明，复合材料具有磁性，能够回收并重复利用；与nZVI相比，其在水体中更加稳定不容易团聚。毒性实验结果表明，复合材料相对于nZVI对大肠杆菌的毒害作用显著降低。本论文的研究结果为环境中阿特拉津的降解提供了两种有效途径，为实际应用提供进一步的理论依据和技术支持。
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