近日，昆明理工大学环境科学与工程学院田森林教授团队李英杰教授与大连理工大学环境学院夏德铭教授合作，在水环境光化学领域取得重要研究进展，成果以副封面在环境领域权威期刊Environmental Science & Technology发表。

传统水环境光化学研究多关注·OH等氧化性活性自由基/中间体在污染物降解中的作用，而对还原性活性物种的来源与行为认知甚少。本研究首次揭示了一种在自然水体中广泛存在却长期被忽视的光化学还原机制：表层水中广泛存在的光活性中间体激发三重态溶解性有机质(3DOM*)诱导低分子量有机酸(LCAs)反应转化，生成具有强还原性的二氧化碳自由基阴离子(CO2·-)，快速介导水环境中难降解有机污染物的降解。

研究选取典型3DOM*前体物AQ2S作为模型化合物，通过电子顺磁共振技术捕捉到光照下CO2·-的特征峰信号，证实了该路径的发生；在自然水体DOM反应体系中验证了这一结果，表明该机制具有普适性与环境相关性。以水环境中经常检出的惰性污染物卡马西平为目标物，研究发现在AQ2S+LCAs体系中，卡马西平的光降解速率较单独AQ2S体系提升了429%；自由基淬灭实验证实，这一显著提升主要是CO2·-的还原作用；分子动力学计算模拟发现CO2·-与卡马西平之间的电子转移反应在皮秒内即可完成，二级反应速率常数高达6.46 × 109 M-1 s-1，呈现其极高的反应活性。在模拟自然水体条件下，估算出CO2·-的稳态浓度为10-14 ~ 10-13 mol/L，与天然水体中3DOM*的稳态浓度相当，凸显出CO2·-在自然光化学过程中的重要环境意义。

由于DOM和LCAs在自然水体和废水出水中普遍存在，该研究不仅深化了对水体自净能力的认识，也为开发低成本、高效率的太阳光驱动水处理还原技术提供了理论依据。尤其在富含DOM和LCA的浅水水体或高原湖泊中，这一机制有望被强化利用，提升水体自然修复能力。

本研究得到了国家自然科学基金的资助。昆明理工大学为第一完成单位，李英杰教授为论文的第一作者，夏德铭教授为论文的通讯作者。

（供稿：环境科学与工程学院）