廣州地化所在納米硫化零價(jià)鐵還原轉(zhuǎn)化新型持久性有機(jī)污染物方面取得進(jìn)展

　　六溴環(huán)十二烷（HBCD）是目前應(yīng)用最廣的添加型環(huán)烷烴類(lèi)溴代阻燃劑，主要應(yīng)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(yīng)用，人們已經(jīng)在各種環(huán)境介質(zhì)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(cè)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(jī)污染物（persistent organic pollutants, POPs）特征，在2013年5月被列入《關(guān)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(shù)和新方法。

　　納米硫化零價(jià)鐵是一種硫化物包裹零價(jià)鐵的新型納米復(fù)合材料，具有強(qiáng)還原性和水穩(wěn)定性，已被報(bào)道可以有效去除重金屬、放射性元素以及氯代有機(jī)溶劑等多種污染物。然而，關(guān)于納米硫化零價(jià)鐵是否能還原轉(zhuǎn)化各種POPs（如HBCD）并不清楚。近期，中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所博士研究生李丹在導(dǎo)師彭平安和鐘音的指導(dǎo)下，深入研究了納米硫化零價(jià)鐵對(duì)HBCD的還原轉(zhuǎn)化效率和機(jī)制。研究系統(tǒng)比較了納米硫化零價(jià)鐵和三種典型還原劑（即納米零價(jià)鐵、硫化亞鐵、硫離子）還原轉(zhuǎn)化HBCD的動(dòng)力學(xué)及轉(zhuǎn)化途徑。結(jié)果顯示，納米硫化零價(jià)鐵對(duì)HBCD及其三種同分異構(gòu)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(jié)構(gòu)對(duì)稱、穩(wěn)定性強(qiáng)、難降解，容易在環(huán)境和生物樣品中富集，但納米硫化零價(jià)鐵對(duì)α-HBCD的轉(zhuǎn)化速率是其它三種還原劑轉(zhuǎn)化α-HBCD的速率的2-15倍。HBCD在納米硫化零價(jià)鐵作用下能發(fā)生雙溴消除反應(yīng)（圖2），逐步轉(zhuǎn)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(guò)對(duì)反應(yīng)前后納米硫化零價(jià)鐵固體表面特征分析，揭示了納米硫化零價(jià)鐵表面的FeS不僅能作為催化劑加快反應(yīng)速率，還能直接參與HBCD的還原轉(zhuǎn)化，進(jìn)一步促進(jìn)HBCD的去除。研究還系統(tǒng)分析了各種環(huán)境因子對(duì)納米硫化零價(jià)鐵還原轉(zhuǎn)化HBCD的影響。研究結(jié)果為將納米硫化零價(jià)鐵應(yīng)用于受HBCD等POPs污染的厭氧環(huán)境的實(shí)際修復(fù)奠定了理論基礎(chǔ)。

　　相關(guān)研究成果于近期發(fā)表在國(guó)際期刊Water Research上，該項(xiàng)研究得到國(guó)家自然科學(xué)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(jià)鐵對(duì)HBCD及其三種同分異構(gòu)體的轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)

圖2 納米硫化零價(jià)鐵對(duì)HBCD的轉(zhuǎn)化途徑和反應(yīng)機(jī)制