水体中农、兽药残留的光催化降解技术进展

doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20250093

浙江农业科学 ›› 2025, Vol. 66 ›› Issue (12): 3099-3108.DOI: 10.16178/j.issn.0528-9017.20250093

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水体中农、兽药残留的光催化降解技术进展

周玉腾¹^,²(), 王娇², 吴楠楠², 刘真真², 齐沛沛², 顾成波¹^,^*(), 王新全²^,^*()

1.东北林业大学化学化工与资源利用学院,森林植物生态学教育部重点实验室,林业生物制剂教育部工程研究中心,黑龙江省林源活性物质生态利用重点实验室,黑龙江哈尔滨 150040
2.浙江省农业科学院农产品质量安全与营养研究所, 浙江杭州 310021

收稿日期:2025-02-13 出版日期:2025-12-11 发布日期:2025-12-17
通讯作者: 顾成波,男,教授,研究方向为植物资源加工利用、农林产品质量安全及检测技术研究,E-mail:dilisatis@163.com;王新全,男,研究员,研究方向为农药残留检测与防控研究,E-mail:wangxinquan212@163.com。
作者简介:周玉腾(1999—),男,硕士研究生,研究方向为光催化降解水体中的抗生素残留,E-mail:zhouyuteng1999@163.com。
基金资助:
浙江省“尖兵”“领雁”科技计划项目(2023C02038);高等学校学科创新引智计划(B20088);黑龙江省“头雁”创新团队计划(林木遗传育种创新研究团队);国家自然科学基金(21607133)

Progress in photocatalytic degradation technology of pesticide and veterinary drug residues in water

ZHOU Yuteng¹^,²(), WANG Jiao², WU Nannan², LIU Zhenzhen², QI Peipei², GU Chengbo¹^,^*(), WANG Xinquan²^,^*()

1. Key Laboratory of Forest Plant Ecology,Ministry of Education, Engineering Research Center of Forest Bio-Preparation,Ministry of Education, Heilongjiang Provincial Key Laboratory of Ecological Utilization of Forestry-based Active Substances, College of Chemistry, Chemical Engineering and Resource Utilization, Northeast Forestry University, Harbin 150040, Heilongjiang
2. Institute of Agro-product Safety and Nutrition, Zhejiang Academy of Agricultural Sciences, Hangzhou 310021, Zhejiang

Received:2025-02-13 Online:2025-12-11 Published:2025-12-17

摘要/Abstract

摘要：

水体中的农、兽药残留不仅会影响水生生物生长,还可能通过食物链进入人体,危害人体健康。在多种降解技术中,光催化降解技术因其操作简单、成本低廉、无二次污染等优点而受到广泛关注。本文系统梳理光催化降解技术原理和金属氧化物、金属硫化物、Bi基光催化剂和类石墨相g-C₃N₄等主要光催化材料的结构性能特点,详细阐述了光催化材料的主要改性方法如金属/非金属掺杂、缺陷工程、光敏化和构建异质结等方法的研究进展,并总结了不同光催化材料在降解水体中的有机磷类、有机氯类、菊酯类等农药残留和四环素类、氟喹诺酮类等兽药残留中的研究进展。

关键词: 光催化, 降解技术, 农药, 兽药, 残留

Abstract:

The residues of pesticide and veterinary drugs in water will not only affect the growth of aquatic organisms, but also enter the human body through the food chain, endangering people's health. Among various degradation technologies, photocatalytic degradation technology has attracted wide attention because of its advantages of simple operation, low cost and no secondary pollution. According to the research progress of photocatalytic degradation technology in the degradation of pesticide and veterinary drug residues in water, this paper firstly introduced the principle of photocatalytic degradation technology and the properties and characteristics of main photocatalytic materials (such as metal oxides, metal sulfides, Bi-based photocatalyst and graphite-like phase g-C₃N₄, etc.), and expounded in detail the main modification methods of photocatalytic materials (including metal/nonmetal doping, defect engineering, photosensitization and heterojunction construction, etc.). The research progress of different photocatalytic materials in degrading residues of pesticide (such as organophosphorus, organochlorine, pyrethroids, etc.) and veterinary drugs (such as tetracycline and fluoroquinolones, etc.) in water was summarized.

Key words: photocatalysis, degradation technology, pesticide, veterinary drug, residues

中图分类号:

S481.1

周玉腾, 王娇, 吴楠楠, 刘真真, 齐沛沛, 顾成波, 王新全. 水体中农、兽药残留的光催化降解技术进展[J]. 浙江农业科学, 2025, 66(12): 3099-3108.

ZHOU Yuteng, WANG Jiao, WU Nannan, LIU Zhenzhen, QI Peipei, GU Chengbo, WANG Xinquan. Progress in photocatalytic degradation technology of pesticide and veterinary drug residues in water[J]. Journal of Zhejiang Agricultural Sciences, 2025, 66(12): 3099-3108.

图/表 6

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农药	光催化剂	试验条件	降解率/%	参考文献
敌敌畏	Zn/TiO₂-OSP	催化剂2.0 g·L^-1,农药10.00 mg·L^-1,250 W紫外光240 min	100.0	[40]
敌敌畏	Co-MTiO₂	催化剂0.2 g·L^-1,农药20.00 mg·L^-1,pH值11,500 W紫外光180 min	97.0	[41]
辛硫磷	Zn/TiO₂-OSP	催化剂2.0 g·L^-1,农药10.00 mg·L^-1,250 W紫外光240 min	90.1	[40]
乙酰甲胺磷	Co-MTiO₂	催化剂0.2 g·L^-1,农药20.00 mg·L^-1,pH值11,500 W紫外光180 min	92.4	[41]
乙酰甲胺磷	Fe₃O₄@SiO₂@mTiO₂	催化剂0.1 g·L^-1,农药1.09×10^-4 mol·L^-1,100 W紫外光80 min	100.0	[42]
乐果	SnO₂-ZnO/煤矸石	催化剂1.0 g·L^-1,农药10.00 mg·L^-1,pH值为9,250 W紫外光180 min	100.0	[43]
马拉硫磷	SnO₂-ZnO/煤矸石	催化剂1.0 g·L^-1,农药10.00 mg·L^-1,pH值为9,250 W紫外光180 min	100.0	[43]
甲基对硫磷	Fe₃O₄@SiO₂@mTiO₂	催化剂0.1 g·L^-1,农药0.94×10^-4 mol·L^-1,100 W紫外光45 min	100.0	[42]
甲基嘧啶磷	Fe₃O₄@SiO₂@mTiO₂	催化剂0.1 g·L^-1,农药0.76×10^-4 mol·L^-1,100 W紫外光45 min	100.0	[42]

农药	光催化剂	试验条件	降解率/%	参考文献
敌敌畏	Zn/TiO₂-OSP	催化剂2.0 g·L^-1,农药10.00 mg·L^-1,250 W紫外光240 min	100.0	[40]
敌敌畏	Co-MTiO₂	催化剂0.2 g·L^-1,农药20.00 mg·L^-1,pH值11,500 W紫外光180 min	97.0	[41]
辛硫磷	Zn/TiO₂-OSP	催化剂2.0 g·L^-1,农药10.00 mg·L^-1,250 W紫外光240 min	90.1	[40]
乙酰甲胺磷	Co-MTiO₂	催化剂0.2 g·L^-1,农药20.00 mg·L^-1,pH值11,500 W紫外光180 min	92.4	[41]
乙酰甲胺磷	Fe₃O₄@SiO₂@mTiO₂	催化剂0.1 g·L^-1,农药1.09×10^-4 mol·L^-1,100 W紫外光80 min	100.0	[42]
乐果	SnO₂-ZnO/煤矸石	催化剂1.0 g·L^-1,农药10.00 mg·L^-1,pH值为9,250 W紫外光180 min	100.0	[43]
马拉硫磷	SnO₂-ZnO/煤矸石	催化剂1.0 g·L^-1,农药10.00 mg·L^-1,pH值为9,250 W紫外光180 min	100.0	[43]
甲基对硫磷	Fe₃O₄@SiO₂@mTiO₂	催化剂0.1 g·L^-1,农药0.94×10^-4 mol·L^-1,100 W紫外光45 min	100.0	[42]
甲基嘧啶磷	Fe₃O₄@SiO₂@mTiO₂	催化剂0.1 g·L^-1,农药0.76×10^-4 mol·L^-1,100 W紫外光45 min	100.0	[42]

农药	光催化剂	试验条件	降解率/%	参考文献
2,4-D	Fe-TiO₂	催化剂2.0 g·L^-1,农药10 mg·L^-1,pH值4.6,300 W模拟太阳光240 min	74.2	[44]
2,4-D	BiOI/BiOBr_0.9I_0.1	催化剂0.5 g·L^-1,农药10 mg·L^-1,可见光120 min	95.0	[45]
2,4-D	Ag/BiVO4	催化剂1.0 g·L^-1,农药20 mg·L^-1,可见光240 min	90.0	[38]
林丹	Ge-TiO₂	催化剂0.1 g·L^-1,农药2 mg·L^-1,pH值5.0,紫外光80 min	95.0	[46]

农药	光催化剂	试验条件	降解率/%	参考文献
2,4-D	Fe-TiO₂	催化剂2.0 g·L^-1,农药10 mg·L^-1,pH值4.6,300 W模拟太阳光240 min	74.2	[44]
2,4-D	BiOI/BiOBr_0.9I_0.1	催化剂0.5 g·L^-1,农药10 mg·L^-1,可见光120 min	95.0	[45]
2,4-D	Ag/BiVO4	催化剂1.0 g·L^-1,农药20 mg·L^-1,可见光240 min	90.0	[38]
林丹	Ge-TiO₂	催化剂0.1 g·L^-1,农药2 mg·L^-1,pH值5.0,紫外光80 min	95.0	[46]

农药	光催化剂	试验条件	降解率/%	参考文献
抗蚜威	Pt/AgInS₂	催化剂1.0 g·L^-1,农药10.0 mg·L^-1,pH值3.0,可见光24 h	98.00	[47]
呋喃丹	NaNbO₃-Au-Sn₃O₄	催化剂0.4 g·L^-1,农药0.1 mg·L^-1,太阳光120 min	73.00	[48]
功夫菊酯	nTiO₂	催化剂2.0 g·L^-1,农药10.0 mg·L^-1,500 W紫外光18 min	98.33	[49]
溴氰菊酯	nTiO₂	催化剂0.8 g·L^-1,农药10.0 mg·L^-1,500 W紫外光10 min	97.81	[49]
氟氯氰菊酯	C-Ce-TiO₂	催化剂1.3 g·L^-1,农药0.4 mg·L^-1,9 W日光灯30 min	92.00	[50]
阿特拉津	N/Fe-TiO₂	催化剂1.0 g·L^-1,农药10.0 mg·L^-1,pH值5.8,300 W太阳光360 min	90.30	[44]
吡虫啉	PANI/WO₃-CdS	催化剂30.0 g·L^-1,农药10.0 mg·L^-1,pH值3.0,可见光180 min	94.70	[51]

水体中农、兽药残留的光催化降解技术进展

Progress in photocatalytic degradation technology of pesticide and veterinary drug residues in water

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兽药	光催化剂	试验条件	降解率/%	参考文献
四环素	Pt/AgInS₂	催化剂1.5 g·L^-1,兽药20 mg·L^-1,300 W可见光120 min	86.50	[59]
四环素	2D TiO₂/ZnO	催化剂0.2 g·L^-1,兽药20 mg·L^-1,300 W可见光60 min	82.20	[60]
四环素	MIL-125(Ti)/Co₃O₄	催化剂0.2 g·L^-1,兽药10 mg·L^-1,pH值5.0,可见光120 min	90.20	[61]
土霉素	N-TiO₂/BiOI	催化剂0.2 g·L^-1,兽药5 mg·L^-1,pH值9.0,可见光360 min	95.49	[62]
土霉素	CeO₂/BiOBr/CNTs	催化剂0.2 g·L^-1,兽药10 mg·L^-1,pH值7.5,太阳光10 min	98.00	[63]
金霉素	SrWO₄	催化剂1.0 g·L^-1,兽药100 mg·L^-1,pH值5.6,太阳光120 min	92.00	[64]
多西环素	In₂O₃/CdS	催化剂0.5 g·L^-1,兽药15 mg·L^-1,pH值11.0,可见光60 min	84.00	[65]

兽药	光催化剂	试验条件	降解率/%	参考文献
环丙沙星	CQDs/BiOCl/MIL-101	催化剂0.4 g·L^-1,可见光180 min	66.0	[68]
诺氟沙星	层状BiOBr	催化剂1.0 g·L^-1,兽药20 mg·L^-1,pH值为1.0,太阳光60 min	87.2	[69]
氧氟沙星	Bi₂₅FeO₄₀/TiO₂	兽药3.0 mg·L^-1,pH值为3.0,太阳光120 min	64.4	[70]
左氧氟沙星	CdS QDs/La₂Ti₂O₇	催化剂1.0 g·L^-1,兽药20 mg·L^-1,pH值为7.0,可见光30 min	90.9	[71]

兽药	光催化剂	实验条件	降解率/%	参考文献
孔雀石绿	α-SiW₁₁Ni/PANI/ZnO	催化剂0.18 g·L^-1,兽药15 mg·L^-1,pH值3.0,紫外光180 min	87.83	[72]
氯霉素	Ti-Bi₂WO₆	催化剂1.50 g,兽药50 mg·L^-1,pH值5.06,太阳光120 min	92.44	[73]
地西泮	ZnTi LDH/h-BN	催化剂1.00 g·L^-1,兽药5 mg·L^-1,pH值2.0,可见光120 min	95.00	[74]
磺胺嘧啶	MIP-TiO₂	催化剂5.00 g·L^-1,兽药10 mg·L^-1,紫外光80 min	100.00	[75]
磺胺甲噁唑	MIP-TiO₂	催化剂5.00 g·L^-1,兽药10 mg·L^-1,紫外光15 min	100.00	[75]

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