第八届青年地学论坛

抗生素作为一种普遍存在的有机污染物，具有持久性和难降解的特点，因而在土壤环境中长期存在，导致土壤抗生素的污染。近年来，研究发现碳材料活化过硫酸盐（PS）技术是一种高效降解抗生素的方法。生物炭作为一种新型富“C”材料，具有较高的比表面积和丰富的表面官能团，呈现一定的活化潜力。因此，本论文以磺胺甲恶唑（SMX）为代表，研究了低温和高温生物炭（BC400和BC700）活化PS降解土壤抗生素的效能和机理，探明了土壤环境因子pH、矿物质对生物炭活化PS降解SMX的影响，揭示了影响土壤环境中SMX降解的关键驱动因子。主要结论如下：（1）红壤中生物炭对SMX的降解率明显高于水稻土。土壤体系中生物炭活化PS降解SMX的机制，受土壤pH、Fe含量等因素影响：红壤呈酸性，而水稻土呈中性偏碱性，酸性条件有利于SMX的降解；红壤中由于含有较高的Fe含量，能够促进生物炭活化PS对SMX的降解。（2）BC400/PS和BC700/PS体系中SMX的去除均受溶液pH影响。与吸附相比，pH对SMX降解的影响更为显著。对于BC400/PS体系，随pH升高BC400表面酚羟基含量降低，不利于和PS反应生成SO₄^·-和^·OH等自由基，因此BC400活化PS去除SMX效能随pH升高而下降；对于BC700/PS体系，pH升高不利于形成BC700-PS*，因此BC700活化PS去除SMX效能随pH升高而下降。（3）Fe³⁺加入可提高BC400/PS和BC700/PS体系中SMX的去除率。BC400表面存在半醌基自由基，诱导产生Fe³⁺/Fe²⁺循环，促进Fe²⁺与PS反应产生活性组分Fe(IV)，实现SMX的持续高效降解。反之，在BC700/Fe³⁺/PS体系中，BC700/PS主导了SMX的去除，Fe³⁺/Fe²⁺循环作用较弱，因而该体系不能持续降解SMX。本研究推进了碳材料催化过硫酸盐反应体系的研究，也为研发土壤高效碳催化类芬顿体系提供了新思路。
 

土壤,生物炭,过硫酸盐,抗生素,降解