随着制药、个人护理品、农药等微污染物在受纳水体中频繁检出，紫外高级氧化（AOP）已成为饮用水与再生水深度处理的重要技术方向。传统UVC/氯工艺虽能有效产生活性自由基，但低压汞灯与UVC-LED的电光转换效率偏低，能耗和碳排放压力较大；改用高效率UVA-LED（墙插效率可超70%）或太阳能UVA时，自由氯在365 nm附近摩尔吸光系数很小，光解速率和自由基产率又成为新的瓶颈。实际上，地表水、废水及部分受溴影响水源中常含微量溴离子（Br⁻），加氯后可读转化为溴系氧化剂。能否“以原生卤化物为光化学催化剂”，用低能耗UVA激活氯—溴协同体系，是提升AOP能量效率的关键问题。

近期，课题组联合香港科技大学、中山大学等团队在Water Research发表研究论文，提出并系统验证了“双卤素介导协同”机制：在含Br⁻水体中，少量Br⁻将部分自由氯转化为溴（HOBr/OBr⁻），借助溴在UVA波段更强的吸光能力提高羟基自由基（HO·）产率；同时，溴光解生成的活性溴物种（RBS）又可通过背景Cl⁻回流转化为活性氯物种（RCS），形成氯—溴双向转化，从而突破单一UVA/氯工艺的辐射吸收与自由基供给限制。

研究表明，模拟受溴水体条件（10 μM Br⁻、10 mM Cl⁻、pH 7.0、365 nm UVA-LED）下，将氯部分转化为溴构建UVA/氯—溴体系，对布洛芬（IBP）、卡马西平（CBZ）和奥硝唑（ONZ）的自由基与臭氧贡献段假一级速率较无溴UVA/氯分别提升3.9、2.8和3.1倍；整体去除增强倍数为1.6–4.4倍（含暗态BrCl等对CBZ的贡献）。基于新测定的氯/溴各形态本征量子产率（365 nm：HOCl 0.25、OCl⁻ 0.10、HOBr 0.12、OBr⁻ 0.03 mol Einstein⁻¹）与摩尔吸光系数，结合量子化学修正的HO·与氯/溴氧化反应速率，建立并验证包含205个基元反应的动力学模型。模型分析显示：溴转化使HO·单位辐照产率较纯氯提高约2.1倍，稳态HO·浓度提高约2.5倍；同时HOBr光解与Br·+Cl⁻等二次反应使Cl·、Cl₂·⁻等RCS稳态浓度最高提高3.6倍；RBS则直接氧化富电子污染物并经由Cl⁻再生RCS，形成“氯促溴、溴返氯”的双卤素闭环。

进一步按UV-LED电光效率折算，UVA/氯—溴体系的电能基准HO·产率、功率归一化HO·稳态浓度较UVA/纯氯分别提高约2.1和2.5倍，CBZ去除电气能效（EEO）降低约47%。跨UVA–UVC波段比较发现：在典型LED墙插效率下，365 nm UVA配合10 μM溴的自由基产电效率可接近甚至优于295 nm UVB，并优于254 nm UVC、324 nm UVB单用纯氯方案，说明“高效率UVA光源+原生溴介导”有望规避汞灯与低效UVC-LED的双重限制。实际水体验证中，在采自美国北福克国王河的地表水（天然Br⁻、Cl⁻、NOM并存）里将20%加氯量转化为溴，IBP与CBZ速率仍分别提升1.6和1.7倍；在碳酸氢盐、NOM及不同pH、Br⁻/Cl⁻比例下，双卤素协同均保持正效应，只是绝对速率受自由基淬灭程度影响。

副产物方面，以该地表水达到CBZ 90%去除所需UVA辐照评估，三卤甲烷、卤乙酸、氯酸盐生成量均低于现行饮用水限值，溴酸盐低于检测限（5 μg L⁻¹）；但论文也指出，溴化副产物与潜在含氮副产物仍需在中试与管网尺度进一步评估。该工作不仅给出了295–365 nm氯/溴光解的本征量子产率与动力学参数集，也为含溴水源选用UVA-LED、优化加氯/加溴比例和预测微污染物半衰期提供了模型工具。

本研究以“Exploiting dual-halide mediated synergy to enhance the energy efficiency of the UVA/chlorine process for sustainable micropollutant abatement in bromide-containing water”为题，发表于水环境领域顶尖期刊Water Research（DOI：10.1016/j.watres.2026.127026）。彭嘉栋为论文第一作者，殷冉副教授为论文唯一通讯作者。研究得到国家自然科学基金、国家自然科学基金会—香港研资局联合研究计划、香港研资局、江苏省自然科学基金、江苏省半导体激光与传感技术重点实验室、中央高校基本科研业务费及苏州市创新创业领军人才计划等项目资助。