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碘代X射线造影剂(Iodinated X-ray contrast media ,ICM)是一类人工合成的碘代有机物，被用于增强医学影像效果而注入(或服用)到人体组织或器官中。虽然大多数ICM亲水性较强，但却不易被人体吸收，在服用24小时后90%以上随人体排泄物被排出。传统水处理工艺如活性污泥法、生物膜法等很难将ICM去除，因此迫切需要更有效的方法来降解ICM。基于羟基自由基(·OH)和硫酸根自由基(SO4·-)的高级氧化技术(Advanced Oxidation Process，AOPs)对有机污染物具有较好的降解效果，因此并被广泛应用到水处理领域。过渡金属活化亚硫酸盐体系是一种新兴的高级氧化体系，能产生·OH、SO4·-、SO5·-等氧化性自由基。本文利用过渡金属Cu(Ⅱ)和强还原剂亚硫酸盐(Sulfite，SI)构建了类芬顿高级氧化体系，分别在好氧和厌氧条件下考察了该体系对碘代造影剂泛影酸钠(Diatrizoate sodium，DTZ)和碘帕醇(Iopamidol， IPM)的降解效能。
(1 )研究了有氧条件下Cu(Ⅱ)/SI体系对水中DTZ的降解。在初始pH9，[Cu(Ⅱ)]=10μmol/L，[SI]=0.5mol/L时，Cu(Ⅱ)/SI体系在氧气存在时，60min内能将初始浓度为5μmol/L的DTZ降解60%左右。自由基淬灭实验证实了·OH是降解DTZ的主要活性物质，ESR实验检测到了SO3·-信号，侧面证实了自由基链式反应的路径。影响因素实验结果显示，Cu(Ⅱ)投量在1~100μmol/L内升高时，DTZ降解率先增大后减小，[Cu(Ⅱ)]0=10μmol/L时达到最大。SI投量在0.1~1.0mmol/L上升时，DTZ降解率先增大后减小，[SI]0=0.5mmol/L时达到最佳降解效果。碱性条件有利于DTZ的氧化降解，且pH9时降解率最高。Cl-、HCO3-、腐殖酸的存在会抑制DTZ的降解采用HPLC-TripleToFMS测定出了11种DTZ的降解产物，根据产物结构解析，得出了好氧条件下DTZ的主要降解路径有：脱酰胺基羟基化、甲基羟基化、脱碘/脱羧羟基化、分子内环化、羟基氧化以及脱乙酰作用等。
(2)在中性水体中，[Cu(Ⅱ)]=100μmol/L、[SI]=2.0mol/L时，体系在未供氧条件(未曝气、未搅拌)下能有效降解DTZ，60min内能将DTZ降解95%以上。甲醇、叔丁醇、曝N2对DTZ降解没有影响，但曝O2能明显抑制DTZ的降解，通过实验排除了SO3·-的降解作用，确定该条件下降解DTZ的活性物质是Cu(Ⅰ)(及其络合物)，并在反应过程中检测到了Cu(Ⅰ)的生成。DTZ降解曲线符合准一级反应动力学，反应速率常数为0.050min-1。随着Cu(Ⅱ)投量的增加(10~500μmol/L)，DTZ降解率先增加后不变，[Cu(Ⅱ)]0=100μmol/L时已接近完全降解。SI投量从0.5mmol/L增至2.0mmol/L时，DTZ降解率上升；从2.0mmol/L增至4.0mmol/L时，最终降解效果没有变化。DTZ降解率随pH的升高先升高后下降，pH7降解率最大。HCO3-及腐殖酸的存在对DTZ的降解都没有明显影响。采用HPLC-TripleToFMS测定出了7种DTZ的降解产物，根据产物结构解析，得出了未供氧条件下DTZ的主要降解路径有：脱碘/脱氢加羟基、脱水成环、脱羧加羟基、羰基加氢、脱羧加氢等。
(3 )以曝空气代表有氧条件，以曝N2代表厌氧环境，在这两种条件下研究了Cu(Ⅱ)/SI体系对IPM的降解。通过自由基淬灭实验和因素排除实验得到有氧/厌氧条件下Cu(Ⅱ)/SI体系降解IPM的活性物质分别是自由基(·OH和SO4·-)和Cu(Ⅰ)(及其络合物)。有氧条件下，IPM降解率随Cu(Ⅱ)和SI投量的增加均先增加后不变，随初始pH的升高而升高。厌氧条件下，IPM降解率随Cu(Ⅱ)投量的增加先增加后不变，随SI投量的增加而增加，SI浓度≥2.0mmol/L时降解率增加幅度较小；随着pH的升高，IPM降解率先增大后减小，pH7时达到最大，此时Cu(Ⅰ)生成量也最大。采用相同的体系浓度([Cu(Ⅱ)]=50μmol/L、[SI]=1.0mmol/L)，Cu(Ⅱ)/SI体系在有氧/厌氧条件下均能有效降解IPM。Cl-和腐殖酸对有氧条件下IPM的降解有明显的抑制作用，而对厌氧条件下IPM的降解没有影响。
IPM的降解过程伴随着无机碘的生成。有氧条件下IPM分子上掉落的碘以碘离子和碘酸根形式存在，且以碘酸根为主，而厌氧条件下仅形成了碘离子。Cu(Ⅱ)、SI投量和初始pH均对无机碘的生成有影响，一般情况下，降解率越高则无机碘生成量越大。
采用湖水和自来水进行了实际水体中IPM的降解实验，结果发现在曝空气时IPM的降解不甚理想，而曝N2时湖水和自来水中IPM的降解效果均较好，与纯水中的降解效果相差不大。在有氧条件下运用Cu(Ⅱ)/SI体系时，受水体背景成分影响较大，应根据水质条件进行优化实验，而厌氧条件下则能克服这一缺点。
(1 )研究了有氧条件下Cu(Ⅱ)/SI体系对水中DTZ的降解。在初始pH9，[Cu(Ⅱ)]=10μmol/L，[SI]=0.5mol/L时，Cu(Ⅱ)/SI体系在氧气存在时，60min内能将初始浓度为5μmol/L的DTZ降解60%左右。自由基淬灭实验证实了·OH是降解DTZ的主要活性物质，ESR实验检测到了SO3·-信号，侧面证实了自由基链式反应的路径。影响因素实验结果显示，Cu(Ⅱ)投量在1~100μmol/L内升高时，DTZ降解率先增大后减小，[Cu(Ⅱ)]0=10μmol/L时达到最大。SI投量在0.1~1.0mmol/L上升时，DTZ降解率先增大后减小，[SI]0=0.5mmol/L时达到最佳降解效果。碱性条件有利于DTZ的氧化降解，且pH9时降解率最高。Cl-、HCO3-、腐殖酸的存在会抑制DTZ的降解采用HPLC-TripleToFMS测定出了11种DTZ的降解产物，根据产物结构解析，得出了好氧条件下DTZ的主要降解路径有：脱酰胺基羟基化、甲基羟基化、脱碘/脱羧羟基化、分子内环化、羟基氧化以及脱乙酰作用等。
(2)在中性水体中，[Cu(Ⅱ)]=100μmol/L、[SI]=2.0mol/L时，体系在未供氧条件(未曝气、未搅拌)下能有效降解DTZ，60min内能将DTZ降解95%以上。甲醇、叔丁醇、曝N2对DTZ降解没有影响，但曝O2能明显抑制DTZ的降解，通过实验排除了SO3·-的降解作用，确定该条件下降解DTZ的活性物质是Cu(Ⅰ)(及其络合物)，并在反应过程中检测到了Cu(Ⅰ)的生成。DTZ降解曲线符合准一级反应动力学，反应速率常数为0.050min-1。随着Cu(Ⅱ)投量的增加(10~500μmol/L)，DTZ降解率先增加后不变，[Cu(Ⅱ)]0=100μmol/L时已接近完全降解。SI投量从0.5mmol/L增至2.0mmol/L时，DTZ降解率上升；从2.0mmol/L增至4.0mmol/L时，最终降解效果没有变化。DTZ降解率随pH的升高先升高后下降，pH7降解率最大。HCO3-及腐殖酸的存在对DTZ的降解都没有明显影响。采用HPLC-TripleToFMS测定出了7种DTZ的降解产物，根据产物结构解析，得出了未供氧条件下DTZ的主要降解路径有：脱碘/脱氢加羟基、脱水成环、脱羧加羟基、羰基加氢、脱羧加氢等。
(3 )以曝空气代表有氧条件，以曝N2代表厌氧环境，在这两种条件下研究了Cu(Ⅱ)/SI体系对IPM的降解。通过自由基淬灭实验和因素排除实验得到有氧/厌氧条件下Cu(Ⅱ)/SI体系降解IPM的活性物质分别是自由基(·OH和SO4·-)和Cu(Ⅰ)(及其络合物)。有氧条件下，IPM降解率随Cu(Ⅱ)和SI投量的增加均先增加后不变，随初始pH的升高而升高。厌氧条件下，IPM降解率随Cu(Ⅱ)投量的增加先增加后不变，随SI投量的增加而增加，SI浓度≥2.0mmol/L时降解率增加幅度较小；随着pH的升高，IPM降解率先增大后减小，pH7时达到最大，此时Cu(Ⅰ)生成量也最大。采用相同的体系浓度([Cu(Ⅱ)]=50μmol/L、[SI]=1.0mmol/L)，Cu(Ⅱ)/SI体系在有氧/厌氧条件下均能有效降解IPM。Cl-和腐殖酸对有氧条件下IPM的降解有明显的抑制作用，而对厌氧条件下IPM的降解没有影响。
IPM的降解过程伴随着无机碘的生成。有氧条件下IPM分子上掉落的碘以碘离子和碘酸根形式存在，且以碘酸根为主，而厌氧条件下仅形成了碘离子。Cu(Ⅱ)、SI投量和初始pH均对无机碘的生成有影响，一般情况下，降解率越高则无机碘生成量越大。
采用湖水和自来水进行了实际水体中IPM的降解实验，结果发现在曝空气时IPM的降解不甚理想，而曝N2时湖水和自来水中IPM的降解效果均较好，与纯水中的降解效果相差不大。在有氧条件下运用Cu(Ⅱ)/SI体系时，受水体背景成分影响较大，应根据水质条件进行优化实验，而厌氧条件下则能克服这一缺点。