化學品污染已經成為嚴重威脅生態環境和人類健康的環境問題之一。新污染物治理也成為我國生態文明建設進程中的重要部分。環境學院曲蛟、張亞南教授團隊圍繞新污染物的環境風險評價和污染修復，從新污染物在水環境中的光化學降解、污廢水中的降解技術和機制及降解副產物毒性評價三方面開展了系列研究工作，取得了創新性且具突破性的研究成果。
科學合理評估新污染物的環境風險是實現其污染管控的重要環節。然而，目前仍面臨種類繁多化學品環境風險評估難以實現的科學難題。針對這一難題，該團隊針對抗生素、持久性有機污染物、微塑料等四類第一批重點管控新污染物，從環境持久性預測和降解副產物毒性評估兩方面開展了研究工作。研究發現在地表水中，太陽光引發的化學降解是新污染物重要的消除途徑。在光照條件下,溴代阻燃劑及其替代物(Environ. Sci. Technol., 2018, 52, 10490?10499)、抗生素及其誘導產生的抗生素耐藥基因(ARGs)和耐藥菌(ARB) (Water Res., 2020, 185, 116241; J. Hazard. Mater., 2023, 454, 131560)在水中均可以發生光化學轉化/失活行為，深層次闡釋了環境轉化微觀機理。水中普遍存在的溶解性有機質(DOM)等環境因素可通過光屏蔽效應或產生活性自由基(Water Res., 2021, 192, 116857; Sci. Total Environ., 2020, 712, 136450)影響新污染物的光化學轉化(Environ. Sci. Technol., 2022, 56, 3085?3095)。基于研究結果估算了污染物在實際水體中的環境持久性，得出了部分替代物仍具有潛在環境持久性的結論。基于毒性測試和模型預測發現在新污染物環境降解過程中可生成毒性更高的降解副產物，使得降解體系毒性風險呈升高趨勢(J. Hazard. Mater., 2021, 416, 125842)，進而增強其對水環境的二次風險。研究成果填補了尚無ARGs在地表水中化學轉化行為研究的空白，對深入理解新污染物的環境歸趨、評估其環境風險有重要意義。
圖：團隊總體研究內容和思路
近年來，該團隊針對現有水處理工藝無法實現抗生素等新污染物無法徹底去除的難題，設計了基于合理調控并有效利用多元均相體系表面能的混液剝離等多種材料制備技術，結合雜原子摻雜、形貌調控、異質結構建等方法制得多種以黑磷(BP)和氮化碳(CN)為基元的催化活性高、穩定性強且可回收的納米材料(Environ. Pollut., 2019, 245, 950?956)，構建了光、電和光/電耦合等多種高級氧化體系，并實現了對水中抗生素等典型新污染物的快速降解和細菌的高效滅活(Appl. Catal. B: Environ., 2021, 285, 119864)。結合理論計算、組學分析等技術，揭示了羥基自由基、過氧化氫等活性物種在新污染物降解和細菌滅活中的突出作用(Chem. Eng. J., 2020, 384, 123258)。所開發的技術在可見光照條件下30 min處理即可實現四環素、諾氟沙星等抗生素超過90%的去除效率以及60 min實現超過99.99%大腸桿菌的滅活(Environ. Pollut., 2020, 258, 113702)。在此基礎上，該團隊評估了所研發新污染物降解體系的毒性變化及副產物毒性效應，闡明了新污染物降解的環境風險趨勢，提出了風險調控策略。利用低成本和儲量豐富的材料制備催化劑，且利用太陽光的可見光部分實現水中新污染物去除和細菌滅活，滿足低碳環保的源頭控制技術要求。
該團隊在Environ. Sci. Technol., Water Res., Appl. Catal. B: Environ., J. Hazard. Mater.等環境領域權威學術刊物上發表系列有代表性的文章，并得到了中國工程院院士、國家基金杰出青年基金獲得者及國際知名期刊主編、副主編等國內外同行專家的正面引用。部分科研成果獲得2023年度吉林省科學技術獎自然科學獎二等獎。
