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鲜啟鸣教授课题组在新型碘代苯醌类消毒副产物的生成与转化方面取得新进展

       为了防止水生疾病的传播,饮用水消毒已成为一项必不可少的公共安全措施。然而在饮用水的消毒过程中,消毒剂会与水中的卤素离子和天然有机质发生化学反应生成消毒副产物。消毒副产物可产生诸如癌症、生殖和发育等方面的健康风险,严重威胁饮用水安全。近年来,新型碘代消毒副产物由于其高毒性引起了国内外研究的广泛关注。
       近期我院鲜啟鸣教授课题组首次在饮用水中发现了新型碘代苯醌类消毒副产物,系统解析了其在饮用水中的赋存特征,评估了它们的细胞毒性,并阐明其在氯胺化消毒中的转化机制。研究表明2-氯-6-碘-1,4-苯醌、2-溴-6-碘-1,4-苯醌和2,6-二碘-1,4-苯醌是普遍存在于饮用水中的三种新型碘代苯醌类消毒副产物,其浓度均在ng/L级别。这些新型碘代苯醌类消毒副产物的细胞毒性显著高于溴代苯醌类消毒副产物。碘离子浓度、pH和天然有机质类型会显著影响碘代苯醌类消毒副产物在氯胺化消毒中的生成。研究发现这些新型碘代苯醌类消毒副产物稳定性较低,在氯胺化消毒中会发生进一步降解,且均满足准一级动力学方程(k: 0.17‒0.41 h‒1),降解速率常数大小顺序为2-氯-6-碘-1,4-苯醌>2-溴-6-碘-1,4-苯醌>2,6-二碘-1,4-苯醌>2,3-二碘-1,4-苯醌>2-碘-1,4-苯醌。此外,研究表明2,6-二碘-1,4-苯醌在氯胺化消毒中可进一步降解生成9种极性卤代中间产物(包括卤代苯醌、卤代羟基苯醌、卤代羟基环戊二酮和卤代丁烯二酸)和10种脂肪族卤代消毒副产物(包括三卤甲烷、卤乙酸、卤乙腈和卤代乙酰胺),基于这些降解产物的分析鉴定,揭示了新型碘代苯醌类消毒副产物在氯胺化消毒中的转化机制。

图 1. 氯胺化消毒中新型碘代苯醌类消毒副产物的生成与降解
       上述研究成果近日在线发表于环境学科国际权威期刊Environmental Science & Technology (DOI: 10.1021/acs.est.9b07564),博士研究生胡绍洋为论文第一作者,龚婷婷副研究员和鲜啟鸣教授为论文通讯作者。研究得到了国家自然科学基金(51878331;21876079;51508264)、江苏省自然科学基金(BK20150582)、江苏省社会发展项目(BE2017711)和中央高校基本科研业务费的资助。

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