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水中抗生素的“解藥” 光催化降解污染物領(lǐng)域取得進(jìn)展
2022年09月14日 14:36:45
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點(diǎn)擊量：6855
光催化技術(shù)是去除水環(huán)境中抗生素殘留的有效途徑之一。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院教授楊洲團(tuán)隊(duì)為了實(shí)現(xiàn)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(chǔ)的光子效率優(yōu)化模型。
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】很久以前，人們就發(fā)現(xiàn)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(xiàn)象稱之為抗生。隨著科技的不斷發(fā)展，人們終于揭示出抗生現(xiàn)象的本質(zhì)，并從某些微生物體內(nèi)找到了具有抗生作用的物質(zhì)，稱其為抗生素。抗生素是一種對細(xì)菌生長具有抑制作用或能夠殺死細(xì)菌的藥物，被廣泛地應(yīng)用于人類生活的各個(gè)方面。
然而事實(shí)上，絕大多數(shù)的抗生素很難能夠被人體吸收，絕大部分都被排泄到環(huán)境中。這些無法被吸收的抗生素就會進(jìn)入到環(huán)境中，嚴(yán)重危害生物、人體健康及導(dǎo)致耐藥細(xì)菌的產(chǎn)生。長期攝入含有抗生素的飲水或食用水產(chǎn)品等途徑進(jìn)入人體和動物體內(nèi)后，抗生素跟隨血液循環(huán)遍布多個(gè)器官，造成人體免疫力降低，形成耐藥抗藥體質(zhì)。此外，還有可能造成荷爾蒙不平衡，導(dǎo)致不孕、卵巢癌、前列腺癌的風(fēng)險(xiǎn)增加。
水中抗生素主要來源于醫(yī)院和藥廠的廢水、水產(chǎn)、農(nóng)業(yè)、畜牧養(yǎng)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(yī)藥生產(chǎn)企業(yè)的排污口。據(jù)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國長江領(lǐng)域抗生素濃度偏高，水生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)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(yán)重?fù)p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(lián)質(zhì)譜聯(lián)用法、放射性免疫測定初篩檢測法、酶聯(lián)免疫吸附測定法、免疫傳感器、氣相色譜離子阱質(zhì)譜法、毛細(xì)管電泳檢測技術(shù)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(yōu)點(diǎn)。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(shù)是去除水環(huán)境中抗生素殘留的有效途徑之一。華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院教授楊洲團(tuán)隊(duì)為了實(shí)現(xiàn)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(chǔ)的光子效率優(yōu)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(huán)素進(jìn)行降解。特征耦合光譜的積分值與動力學(xué)常數(shù)、催化劑可吸收光子數(shù)正相關(guān)。
該研究得出，各波段LED陣列光源照射下反應(yīng)體系光子效率最優(yōu)時(shí)催化劑所需光子數(shù)對應(yīng)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(yùn)算，最終建立UV-Vis范圍內(nèi)光子效率優(yōu)化模型。最后通過分析反應(yīng)體系中主要活性物種貢獻(xiàn)率差異，闡述了不同特征耦合光譜的反應(yīng)系統(tǒng)中光生載流子反應(yīng)與復(fù)合競爭機(jī)制。
該項(xiàng)研究中可以看出，基于光催化技術(shù)在水環(huán)境中新興污染物殘留降解方面具有的巨大應(yīng)用前景，并對光催化領(lǐng)域內(nèi)光子效率優(yōu)化方法的進(jìn)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(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
隨著我國醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)和制藥行業(yè)發(fā)展迅速，抗生素的使用也極為廣泛，濫用現(xiàn)象層出不窮，而污水處理技術(shù)又相對落后，并且目前我國在水環(huán)境中抗生素污染研究領(lǐng)域的文獻(xiàn)報(bào)道較少，因此，在我國開展相關(guān)研究有著重要的意義。人類對抗抗生素的認(rèn)知和應(yīng)對是一個(gè)循序漸進(jìn)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(fā)展，我們?nèi)钥梢云诖锌股啬軌虮粡氐捉到獾囊惶臁?br />
(資料參考來源：中國科學(xué)報(bào)、中國科學(xué)院、百科、知網(wǎng))
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