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水中抗生素的“解藥” 光催化降解污染物領域取得進展
2022年09月14日 14:36:45
來源：化工儀器網 作者：羊舌木 點擊量：6914
光催化技術是去除水環境中抗生素殘留的有效途徑之一。華南農業大學工程學院教授楊洲團隊為了實現催化光源光子的高效利用，提出了以光催化體系中特征耦合光譜為基礎的光子效率優化模型。
【化工儀器網 行業百態】很久以前，人們就發現某些微生物對另一些微生物的生長繁殖具有抑制作用，并將這種現象稱之為抗生。隨著科技的不斷發展，人們終于揭示出抗生現象的本質，并從某些微生物體內找到了具有抗生作用的物質，稱其為抗生素。抗生素是一種對細菌生長具有抑制作用或能夠殺死細菌的藥物，被廣泛地應用于人類生活的各個方面。
然而事實上，絕大多數的抗生素很難能夠被人體吸收，絕大部分都被排泄到環境中。這些無法被吸收的抗生素就會進入到環境中，嚴重危害生物、人體健康及導致耐藥細菌的產生。長期攝入含有抗生素的飲水或食用水產品等途徑進入人體和動物體內后，抗生素跟隨血液循環遍布多個器官，造成人體免疫力降低，形成耐藥抗藥體質。此外，還有可能造成荷爾蒙不平衡，導致不孕、卵巢癌、前列腺癌的風險增加。
水中抗生素主要來源于醫院和藥廠的廢水、水產、農業、畜牧養殖廢水以及垃圾填埋場，甚至有的飲用水水源地上游還分布著醫藥生產企業的排污口。據調研發現，我國長江領域抗生素濃度偏高，水生態系統已經遭到破壞，甚至在長三角附近，約40%孕婦尿液中檢出抗生素，近80%兒童尿液中檢出獸用抗生素，且有部分檢出抗生素因嚴重損害人體免疫力。
目前，對于水中抗生素的檢測通常采用液相色譜法、液相色譜與串聯質譜聯用法、放射性免疫測定初篩檢測法、酶聯免疫吸附測定法、免疫傳感器、氣相色譜離子阱質譜法、毛細管電泳檢測技術等，這些方法均有著靈敏度高、啊哦做便捷、不易受到交叉污染等優點。但即便是檢測出水中抗生素的含量，去除水中抗生素殘留仍是一大難題。
光催化技術是去除水環境中抗生素殘留的有效途徑之一。華南農業大學工程學院教授楊洲團隊為了實現催化光源光子的高效利用，提出了以光催化體系中特征耦合光譜為基礎的光子效率優化模型。在一系列UV-Vis-LED陣列光源照射下，使用磷酸銀作為催化劑對四環素進行降解。特征耦合光譜的積分值與動力學常數、催化劑可吸收光子數正相關。
該研究得出，各波段LED陣列光源照射下反應體系光子效率最優時催化劑所需光子數對應特征耦合光譜的積分值。在波長尺度上分別對各積分值與催化劑吸收光譜擬合運算，最終建立UV-Vis范圍內光子效率優化模型。最后通過分析反應體系中主要活性物種貢獻率差異，闡述了不同特征耦合光譜的反應系統中光生載流子反應與復合競爭機制。
該項研究中可以看出，基于光催化技術在水環境中新興污染物殘留降解方面具有的巨大應用前景，并對光催化領域內光子效率優化方法的進一步探討具有借鑒意義，尤其是對于特殊光源或新型催化劑的產業化應用。
隨著我國醫療衛生事業和制藥行業發展迅速，抗生素的使用也極為廣泛，濫用現象層出不窮，而污水處理技術又相對落后，并且目前我國在水環境中抗生素污染研究領域的文獻報道較少，因此，在我國開展相關研究有著重要的意義。人類對抗抗生素的認知和應對是一個循序漸進的過程，盡管與抗生素的斗爭還有很長的一段路要走，但隨著科技不斷發展，我們仍可以期待水中抗生素能夠被徹底降解的一天。
(資料參考來源：中國科學報、中國科學院、百科、知網)
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