硫化亚铁还原体系下四溴双酚A的非生物转化及机理研究

四溴双酚A(TBBPA)是一种在环境中广泛存在、具有生物毒性和内分泌干扰效应的有机污染物，其在地球表层水体沉积物中的自然转化过程是当前环境地球化学领域一个备受关注的热点问题。非生物转化是TBBPA自然转化过程的一种重要途径。我们的初步研究表明，广泛分布在水体沉积物中的硫化铁矿物(FeS)具有非生物转化TBBPA的能力，可能是TBBPA自然转化中一种重要的还原剂和催化剂。本项目拟采用人工合成的FeS，模拟自然水体沉积物环境，研究在不同环境条件(pH值、离子浓度、无机离子、有机组成和矿物浓度)下FeS非生物转化TBBPA的动力学过程和转化途径，并对反应前后FeS矿物结构和表面特性进行表征，阐明环境因素对TBBPA转化速率、途径和中间产物积累的影响，FeS矿物在TBBPA转化过程中的作用及其微观反应机制，揭示TBBPA在水体沉积物环境中的自然转化过程和机理，为TBBPA的污染控制提供理论依据。

作为一种潜在的新型持久性有机污染物，四溴双酚A（TBBPA）在环境中的衰减和转化是当前环境科学领域研究的前沿与热点。TBBPA的衰减和转化与地球表层含铁矿物的氧化还原过程密切相关。本项目深入研究了还原型含铁矿物硫化亚铁（FeS）对TBBPA的转化动力学、途径与机理。研究发现FeS还原转化TBBPA速率较慢，低于FeS转化其他含溴阻燃剂如六溴环十二烷的速度。不过，在Fe0-FeS体系下，TBBPA得到快速降解并完全脱溴生成双酚A。FeS的加入能显著促进Fe0对TBBPA的降解，这主要与FeS能传递电子和降低Fe0钝化作用有关。我们对其他含铁矿物磁铁矿（Fe3O4）催化降解TBBPA的过程与机制展开深入研究。研究发现钛磁铁矿异相UV/Fenton反应体系能快速催化TBBPA的降解，TBBPA的降解途径以脱溴和裂解反应为主，共生成十二种溴代产物；研究还发现不同过渡金属离子置换Fe3O4均能提高催化活性，催化机制主要与置换离子的氧化还原电位、置换离子对磁铁矿表面特性的影响有关。最后，本项目还模拟了电子垃圾湿处理过程，探索了TBBPA在酸处理和溶剂处理过程中的转化动力学与机制，发现TBBPA会与抽提溶剂或强酸（如丙酮、浓硫酸和浓硝酸等）发生快速反应，反应速度受温度和酸浓度影响，反应途径包括脱溴、裂解和聚合等，该研究表明电子垃圾湿处理过程会引起TBBPA的分解或转化，产生二次污染的问题。总之，以上研究为阐明TBBPA在自然环境中的衰减与转化过程，电子垃圾污染场地的风险评价、修复策略的制定提供了重要依据。研究结果已在Water Research、Journal of Hazardous Materials、Chemosphere、Journal of Molecular Catalysis A: Chemical、Journal of Nanoscience and Nanotechnology等国际刊物上发表SCI论文5篇。