化学品污染已经成为严重威胁生态环境和人类健康的环境问题之一。新污染物治理也成为我国生态文明建设进程中的重要部分。环境学院曲蛟、张亚南教授团队围绕新污染物的环境风险评价和污染修复，从新污染物在水环境中的光化学降解、污废水中的降解技术和机制及降解副产物毒性评价三方面开展了系列研究工作，取得了创新性且具突破性的研究成果。
科学合理评估新污染物的环境风险是实现其污染管控的重要环节。然而，目前仍面临种类繁多化学品环境风险评估难以实现的科学难题。针对这一难题，该团队针对抗生素、持久性有机污染物、微塑料等四类第一批重点管控新污染物，从环境持久性预测和降解副产物毒性评估两方面开展了研究工作。研究发现在地表水中，太阳光引发的化学降解是新污染物重要的消除途径。在光照条件下,溴代阻燃剂及其替代物(Environ. Sci. Technol., 2018, 52, 10490−10499)、抗生素及其诱导产生的抗生素耐药基因(ARGs)和耐药菌(ARB) (Water Res., 2020, 185, 116241; J. Hazard. Mater., 2023, 454, 131560)在水中均可以发生光化学转化/失活行为，深层次阐释了环境转化微观机理。水中普遍存在的溶解性有机质(DOM)等环境因素可通过光屏蔽效应或产生活性自由基(Water Res., 2021, 192, 116857; Sci. Total Environ., 2020, 712, 136450)影响新污染物的光化学转化(Environ. Sci. Technol., 2022, 56, 3085−3095)。基于研究结果估算了污染物在实际水体中的环境持久性，得出了部分替代物仍具有潜在环境持久性的结论。基于毒性测试和模型预测发现在新污染物环境降解过程中可生成毒性更高的降解副产物，使得降解体系毒性风险呈升高趋势(J. Hazard. Mater., 2021, 416, 125842)，进而增强其对水环境的二次风险。研究成果填补了尚无ARGs在地表水中化学转化行为研究的空白，对深入理解新污染物的环境归趋、评估其环境风险有重要意义。
图：团队总体研究内容和思路
近年来，该团队针对现有水处理工艺无法实现抗生素等新污染物无法彻底去除的难题，设计了基于合理调控并有效利用多元均相体系表面能的混液剥离等多种材料制备技术，结合杂原子掺杂、形貌调控、异质结构建等方法制得多种以黑磷(BP)和氮化碳(CN)为基元的催化活性高、稳定性强且可回收的纳米材料(Environ. Pollut., 2019, 245, 950−956)，构建了光、电和光/电耦合等多种高级氧化体系，并实现了对水中抗生素等典型新污染物的快速降解和细菌的高效灭活(Appl. Catal. B: Environ., 2021, 285, 119864)。结合理论计算、组学分析等技术，揭示了羟基自由基、过氧化氢等活性物种在新污染物降解和细菌灭活中的突出作用(Chem. Eng. J., 2020, 384, 123258)。所开发的技术在可见光照条件下30 min处理即可实现四环素、诺氟沙星等抗生素超过90%的去除效率以及60 min实现超过99.99%大肠杆菌的灭活(Environ. Pollut., 2020, 258, 113702)。在此基础上，该团队评估了所研发新污染物降解体系的毒性变化及副产物毒性效应，阐明了新污染物降解的环境风险趋势，提出了风险调控策略。利用低成本和储量丰富的材料制备催化剂，且利用太阳光的可见光部分实现水中新污染物去除和细菌灭活，满足低碳环保的源头控制技术要求。
该团队在Environ. Sci. Technol., Water Res., Appl. Catal. B: Environ., J. Hazard. Mater.等环境领域权威学术刊物上发表系列有代表性的文章，并得到了中国工程院院士、国家基金杰出青年基金获得者及国际知名期刊主编、副主编等国内外同行专家的正面引用。部分科研成果获得2023年度吉林省科学技术奖自然科学奖二等奖。