邹思圻

(四川大学 建筑与环境学院，成都 610065)

1 PPCPs的存在现状及危害

药物和个人护理品(pharmaceuticals and personal care products，PPCPs)主要包括各种药用化学品(如抗生素、消炎药、镇静剂)及个人护理用品(如化妆品、芳香剂、洗涤剂、牙齿护理用品)等，近年来，作为微污染物新兴研究热点而被广泛关注[1]。

PPCPs在环境中的主要循环过程如图1所示[2]。其经由生活污水系统排入污水厂进行主要污染物的降解与转化，也不乏直排入地表水系统的情况存在。未降解完全的PPCPs进入地表水，地表水及地下水中的PPCPs再次进入给水厂，随供水系统循环再次供给日常生活使用。目前，已有约158种PPCPs在我国天然水环境中被检测出并进行研究[3]。Yang 等[4]及Jia 等[5]分别在珠江和辽河所有采样点检出了磺胺甲噁唑的残留，检出率均达100%。

图1 PPCPs在环境中的循环Fig.1 The cycle of PPCPs in the environment

PPCPs类物质具有普遍持久性及生物毒性，在环境中的长期暴露会对生物体内分泌系统产生长久性损害。对环境中PPCPs行为和归趋的研究，将有助于综合评价城市水环境状况，控制其污染源头，避免或减轻随之产生的生态危害，具有重要的现实意义。

2 高级氧化技术(AOPs)降解机理

高级氧化技术主要通过特定环境下的催化反应生成具备强氧化能力的高活性自由基(如HO·，SO4·-)，从而能与污染物通过氢还原、亲电加成及电子转移[6]等一系列方式进行反应，然后矿化为 CO2、H2O 和无机盐，从而完成对污染物的降解。臭氧氧化、Fenton氧化及过硫酸盐活化等多种方法被较多地应用于PPCPs的降解。综合对比分析近年来的研究机制和优缺点，如表1所示。

2.1 O3氧化

臭氧(O3)自身具备较强的氧化能力(E0=2.07 V)，其反应速率常数一般为1～100 M-1·s-1，也被用于大量难降解有机污染物的去除[7]。有研究指出，O3降解对萘普生等抗生素的去除效率可达到80%，相比之下，对布洛芬等抗生素的去除很不稳定，有时几乎不去除[8]。但UV/O3工艺联用能够达到较好的去除效果。就氯贝酸、酮洛芬、非诺洛芬这类物质而言，UV/O3体系在1h内即可完全氧化降解[9]。

表1 高级氧化技术降解污染物机制和优缺点Tab.1 Mechanism and advantages /disadvantages of degradation of organics by AOPs

2.2 Fenton氧化

Fenton反应主要是通过Fe2+催化H2O2，从而形成具有强氧化能力的·OH自由基。通常情况下，在初始pH为2～4时，Fe2+能够实现最大的催化能力。研究发现，相较于UV/H2O2，利用Fenton法对甲硝唑进行降解能够实现更好的效果，并且H2O2试剂量仅是 UV/H2O2体系的1/25[10]。此外，Fenton 法对可吸附性有机污染物及COD去除率远高于UV/H2O2和O3/H2O2技术。所以，Fenton被广泛用于PPCPs 含量及成分较多的生活污水或医药生产污水的预处理[11]。

2.3 过硫酸盐活化

近年来，以活化过硫酸盐(PDS，PMS)为主的高级氧化技术凭借其独特的优势在处理难降解有机物中得到了广泛推崇。过硫酸盐体系具备更广的pH适用范围，且分子结构中的O-O具备一定氧化性(E0=2.01 V)，活化后O-O断裂，产生的SO4·-自由基(E0=2.5-3.1 V)有比HO·自由基更长的半衰期(SO4·-=4 s，HO·=1μs)[12]。Gao等[13]研究氟苯尼考类抗生素的降解时发现， UV/S2O82-的联合工艺去除效率优于UV/H2O2。Fe2+/PDS技术对环丙沙星和磺胺甲恶唑去除率可达95. 6%和74. 7%，且实验发现初始pH为中性时，Fe2+的络合对环丙沙星的降解没有影响，甚至有助于磺胺甲恶唑的降解。

3 结语

除以上介绍的几种常用的高级氧化技术外，处理水体中PPCPs的高级氧化技术还有电化学氧化、超声波分解、湿式氧化等。目前，关于此类污染物的研究开始受到重视，但离实际应用仍有一定距离。此外，基于单一高级氧化技术组合产生的新型技术往往有更高的处理效率。

环境中的PPCPs由于其浓度相对较低，具有低挥发性且遇热不稳定，目前针对该类污染物的去除主要局限有：①单一技术难以实现对于PPCPs全种类的完全去除及矿化。②去除效率受周围环境因素影响极大，且很多方法的经济成本较高。③不同技术的联用对PPCPs类物质的去除机理尚待明确，需要通过大量的实验研究工作进行更深层次的研究。

在不改变现有工艺情况下，针对目前PPCPs处理技术存在的缺陷，进行不断完善并探究对应去除机制，降低PPCPs 处理成本，简化具体的工艺操作流程及开发新工艺将是未来PPCPs研究的趋势，对我国环境，尤其是地表水环境的改善具有重要意义。