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蒲生彦教授团队CEJ:溶解氧在氮掺杂生物炭介导非自由基氧化过程修复地下水的调控作用

近日,成都理工大学水土污染协同防治科研团队在环境领域著名学术期刊《Chemical Engineering Journal》(中科院一区,IF = 13.2)上发表题为“The regulatory role of dissolved oxygen in N-doped biochar-driven nonradical oxidation”的研究论文。针对目前溶解氧波动对生物炭介导电子转移氧化修复污染地下水调控机制不明的问题,该研究通过对比不同氮掺杂生物炭在有氧和无氧条件下活化PDS降解有机污染物效率,采用原电池耦合LC-MS、电化学表征、理论计算等方法揭示了溶解氧加速氮掺杂生物炭以非自由基方式活化PDS的电子转移机制。

本研究通过多种非自由基路径验证手段、电化学测试及理论计算方法,揭示了溶解氧(DO)在氮掺杂生物炭激活过二硫酸盐(PDS)电子转移氧化过程中的关键调控机制,这一新机制不仅扩展了对功能化生物炭增强PDS非自由基活化的认识。进一步模拟地下水流环境,本研究通过连续流实验表明,在填充1cm1%的生物炭质量比(生物炭/石英砂)和0.5 mM PDS条件下,无氧环境中可使57个孔隙体积的TCP完全去除,而有氧环境中可使81个孔隙体积的TCP完全去除,证实了氧气加速生物炭/PDS体系降解有机物在实际地下水修复中的应用潜力,为开发基于水力调控的可持续ISCO地下水修复技术提供了科学依据和新的技术思路。

该研究得到国家自然科学基金(U22A2059142077185)、国家重点研发计划(2024YFC3712700)等项目资助。