近日，中国农业大学李静教授团队在《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal）上发表题为《紫外/氯消毒过程氰基直接转化为氯化氰和二氯乙腈的研究》（Direct conversion of cyano group to cyanogen chloride and dichloroacetonitrile in the UV/chlorine process）的文章，在挥发性卤代消毒副产物的生成研究上取得了重要进展。

文章报道了水中含有氰基的有机污染物在紫外/氯过程中转化为挥发性有毒消毒副产物氯化氰（CNCl）和二氯乙腈(DCAN）的反应，并从形成机理以及不同影响因素等多个维度进行了探讨。该研究对紫外/氯消毒过程中氯自由基直接参与生成氯代消毒副产物的反应提出了新的见解和证据，为提升紫外/氯消毒技术的环境安全性，推动高效且环境友好水处理工艺的发展，保障出水安全提供了重要的理论基础和科学依据。

自然水体中存在包括来自农药、化学试剂、化学合成中间体等大量的含有氰基的有机污染物，实验结果证明这些污染物中的氰基官能团在紫外/氯水处理过程中会转化成有毒的消毒副产物氯化氰和二氯乙腈（图1）。

图1：氯化氰和二氯乙腈的来源及生成途径

本研究发现在紫外/氯反应条件下，除了氰基连接在氮原子上以外，其余含有氰基的有机污染物基本上都可以生成CNCl和DCAN（图2），且二者产率受到pH、氯剂量等因素的影响。与单独氯化相比，紫外光的引入是二者生成的关键性因素。由紫外光激发生成的氯自由基是氯代消毒副产物的重要途径。

图2: 20种模型化合物生成氯化氰和二氯乙腈的情况

此外，当体系中存在溴离子时，消毒副产物会发生转化，即由氯化氰和二氯乙腈转化成溴化氰和二溴乙腈。在研究过程中发现水中的溶解氧也会对CNCl和DCAN的生成和有机污染物降解产生影响。同时也进一步证明了不同结构前体在生成CNCl和DCAN中起作用的自由基为氯自由基和羟基自由基。最后通过实际水样的分析，评估了该类有机污染物在水处理中产生CNCl和DCAN的风险。

中国农业大学为该研究的第一完成单位，2021级博士研究生郝宝强为第一作者，李静教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金（No. 22076217）的支持。

李静教授团队多年来致力于环境化学研究工作，在挥发性消毒副产物和挥发性卤代烃的研究领域得到国际同行的高度认可，先后主持三项国家自然科学基金，在《环境科学与技术》（Environmental Science & Technology），《水研究》（Water Research）和《危险材料》（Journal of Hazardous Materials）等环境Top期刊发表多篇文章。研究曾被国际著名社会媒体如《时代周刊》、《探索杂志》等报道，引起了广泛的社会关注。