廣州地化所在納米硫化零價鐵還原轉化新型持久性有機污染物方面取得進展

　　六溴環(huán)十二烷（HBCD）是目前應用最廣的添加型環(huán)烷烴類溴代阻燃劑，主要應用于聚苯乙烯泡沫、紡織品、電纜線和電子產(chǎn)品的阻燃。隨著HBCD的大量生產(chǎn)和廣泛應用，人們已經(jīng)在各種環(huán)境介質中（包括大氣、水體、土壤、沉積物、生物體以及母乳等）頻繁地檢測出高濃度的HBCD。HBCD具有持久性、生物蓄積性和生物毒性等持久性有機污染物（persistent organic pollutants, POPs）特征，在2013年5月被列入《關于POPs的斯德哥爾摩公約》附件A中，成為新增受控POPs。因此，亟需發(fā)展高效控制和治理HBCD污染的新技術和新方法。

　　納米硫化零價鐵是一種硫化物包裹零價鐵的新型納米復合材料，具有強還原性和水穩(wěn)定性，已被報道可以有效去除重金屬、放射性元素以及氯代有機溶劑等多種污染物。然而，關于納米硫化零價鐵是否能還原轉化各種POPs（如HBCD）并不清楚。近期，中國科學院廣州地球化學研究所博士研究生李丹在導師彭平安和鐘音的指導下，深入研究了納米硫化零價鐵對HBCD的還原轉化效率和機制。研究系統(tǒng)比較了納米硫化零價鐵和三種典型還原劑（即納米零價鐵、硫化亞鐵、硫離子）還原轉化HBCD的動力學及轉化途徑。結果顯示，納米硫化零價鐵對HBCD及其三種同分異構體的還原去除速率顯著高于三種典型還原劑（圖1）。特別地，α-HBCD的結構對稱、穩(wěn)定性強、難降解，容易在環(huán)境和生物樣品中富集，但納米硫化零價鐵對α-HBCD的轉化速率是其它三種還原劑轉化α-HBCD的速率的2-15倍。HBCD在納米硫化零價鐵作用下能發(fā)生雙溴消除反應（圖2），逐步轉化成為四溴環(huán)十二烷碳一烯（TBCDe）和二溴環(huán)十二碳二烯（DBCDi）。通過對反應前后納米硫化零價鐵固體表面特征分析，揭示了納米硫化零價鐵表面的FeS不僅能作為催化劑加快反應速率，還能直接參與HBCD的還原轉化，進一步促進HBCD的去除。研究還系統(tǒng)分析了各種環(huán)境因子對納米硫化零價鐵還原轉化HBCD的影響。研究結果為將納米硫化零價鐵應用于受HBCD等POPs污染的厭氧環(huán)境的實際修復奠定了理論基礎。

　　相關研究成果于近期發(fā)表在國際期刊Water Research上，該項研究得到國家自然科學基金（Nos. 41120134006, 41473107和41103056）的資助。

　　論文信息：Li, D., Zhu, X., Zhong, Y.*, Huang, W., Peng, P. A. (2017). Abiotic transformation of hexabromocyclododecane by sulfidated nanoscale zerovalent iron: kinetics, mechanism and influencing factors. Water Research, 121, 140-149.

圖1 納米硫化零價鐵對HBCD及其三種同分異構體的轉化動力學

圖2 納米硫化零價鐵對HBCD的轉化途徑和反應機制