近日，南京大学殷冉副教授课题组受邀在 ACS Environmental Au 发表 Perspective 文章，提出利用生物处理出水中的硝酸盐/亚硝酸盐、含硫物种和出水有机质作为内源光化学前体，为微污染物深度去除提供新的过程协同路径。

药物、个人护理品及工业化学品等微污染物在水环境中的持续检出，对再生水安全利用和水生态健康提出了新的挑战。传统生物处理主要面向有机物和营养盐去除，对结构稳定、难生物降解的痕量污染物往往去除有限。紫外高级氧化或高级还原过程能够进一步强化污染控制，但多数体系需要持续投加过氧化氢、过硫酸盐或其他电子供体/受体，由此增加药剂消耗、运行管理和全生命周期环境负担。

图1 生物处理衍生物种经光化学活化后原位生成活性中间体并促进微污染物降解

针对这一问题，文章提出“内源光化学利用”的概念：重新认识生物处理出水中已有的反应性组分，使其由传统意义上的残余物或水质背景，转化为下游紫外处理可利用的光化学资源。硝酸盐和亚硝酸盐、亚硫酸盐和硫化物等含硫组分，以及出水有机质均可在特定波长下吸收光能，原位生成羟基自由基、活性氮物种、含硫自由基、水合电子或激发态有机质等中间体，从而驱动微污染物转化，并可能同步消耗部分光敏前体。

图2 生物处理与下游紫外过程协同连接的概念框架

这一策略的关键不在于简单增加一个紫外单元，而在于建立生物处理与光化学深度处理之间的功能联系。前端生物过程决定可利用光敏组分的种类和浓度，后端紫外系统则通过波长、光剂量和反应器构型调控其活化路径。文章据此系统梳理了典型含氮、含硫和含碳物种的来源与浓度范围，以及吸收特性、量子产率和活性物种生成机制，并强调波长选择对光子利用效率、反应选择性和副产物形成具有决定性影响。

图3 生物处理出水中典型含氮、含硫和含碳光化学前体的来源及组成

文章同时指出，这一概念走向工程应用仍需明确边界条件。真实出水中的无机离子和有机质既可能参与活性物种生成，也可能竞争吸光或猝灭自由基；不同污染物对氧化性、还原性及激发态中间体的响应存在明显差异；含氮和含硫前体的光化学转化还可能伴随副产物风险。因此，未来研究需要结合真实水质建立可验证的动力学模型，开展转化产物与毒性评价，并通过波长优化、薄层或短光程反应器设计、技术经济分析和生命周期评价，判断该策略相对于常规深度处理的净环境收益。

总体而言，该 Perspective 将生物处理出水由“需要进一步处理的基质”拓展为“可被精准利用的反应资源”，为减少外加药剂、降低运行复杂度以及提升再生水处理过程的资源效率提供了新的研究方向。该框架也为课题组后续围绕波长依赖光化学、复杂水质条件下的反应调控及可持续紫外水处理开展系统研究奠定了基础。

本研究得到国家自然科学基金基础科学中心项目、江苏省自然科学基金、中央高校基本科研业务费、苏州市创新创业领军人才计划及香港研究资助局等项目的资助。

特别值得一提的是，殷冉副教授入选 ACS Environmental Au “2026 Rising Stars in Environmental Research”专题。该专题聚焦环境领域具有全球代表性的优秀青年学者及其前沿研究。