The growing use of nano titanium dioxide (TiO2) in consumer and agricultural products has accelerated its introduction into terrestrial environments, where its impact has not been documented extensively. TiO2 toxicity arises primarily from its ability to photochemically generate reactive oxygen species (ROS), including hydrogen peroxide (H2O2). While common ligands in soil porewaters can either hinder or enhance the degradation of organic contaminants by TiO2, their effects on ROS production by TiO2 have not been understood clearly. The objective of this study was to assess the effect of phosphate (P) and nitrate on UV-irradiated anatase, nano-TiO2. Accordingly, H2O2-generation kinetics experiments were conducted in UV-irradiated TiO2 under environmentally relevant concentrations of the ligands (0, 50, 100, and 250 μM) and pH values (4.00 ± 0.02 and 8.00 ± 0.02) from 0–100 min. Under all conditions, H2O2 grew logarithmically and reached between 5.38 and 22.98 μM after 100 min. At pH 4.00 ± 0.02, H2O2 production was suppressed by P but not by nitrate. Conversely, at pH 8.00 ± 0.02, nitrate did not affect H2O2 concentration while P increased it. Non-specific, minimal adsorption of nitrate prevented interference with the photoreactivity of TiO2. Due to the pH-dependent behavior of suspended TiO2 and H2O2 degradation rates, specific adsorption of P on TiO2 impeded its ability to produce H2O2 photochemically at pH 4.00 ± 0.02 but amplified it at pH 8.00 ± 0.02.

中文翻译：

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氧阴离子吸附对二氧化钛产生活性氧的影响

纳米二氧化钛 (TiO2) 在消费品和农产品中的使用越来越多，加速了其进入陆地环境的速度，但其影响尚未得到广泛记录。TiO2 毒性主要源于其光化学产生活性氧 (ROS) 的能力，包括过氧化氢 (H2O2)。虽然土壤孔隙水中的常见配体可以阻碍或增强 TiO2 对有机污染物的降解，但它们对 TiO2 产生的 ROS 的影响尚不清楚。本研究的目的是评估磷酸盐 (P) 和硝酸盐对紫外线照射锐钛矿纳米二氧化钛的影响。因此，在与环境相关的配体浓度（0、50、100 和 250 μM）和 pH 值（4.00 ± 0. 02 和 8.00 ± 0.02) 从 0–100 分钟。在所有条件下，H2O2 呈对数增长，100 分钟后达到 5.38 到 22.98 μM。在 pH 值为 4.00 ± 0.02 时，H2O2 的产生受到 P 的抑制，但不受硝酸盐的抑制。相反，在 pH 8.00 ± 0.02 时，硝酸盐不会影响 H2O2 浓度，而 P 会增加 H2O2 浓度。硝酸盐的非特异性、最小吸附防止了对 TiO2 光反应性的干扰。由于悬浮 TiO2 和 H2O2 降解速率的 pH 依赖性行为，P 在 TiO2 上的特定吸附阻碍了其在 pH 4.00 ± 0.02 下光化学产生 H2O2 的能力，但在 pH 8.00 ± 0.02 时放大了它。02，硝酸盐不影响 H2O2 浓度，而 P 增加了 H2O2 浓度。硝酸盐的非特异性、最小吸附防止了对 TiO2 光反应性的干扰。由于悬浮 TiO2 和 H2O2 降解速率的 pH 依赖性行为，P 在 TiO2 上的特定吸附阻碍了其在 pH 4.00 ± 0.02 下光化学产生 H2O2 的能力，但在 pH 8.00 ± 0.02 时放大了它。02，硝酸盐不影响 H2O2 浓度，而 P 增加了 H2O2 浓度。硝酸盐的非特异性、最小吸附防止了对 TiO2 光反应性的干扰。由于悬浮 TiO2 和 H2O2 降解速率的 pH 依赖性行为，P 在 TiO2 上的特定吸附阻碍了其在 pH 4.00 ± 0.02 下光化学产生 H2O2 的能力，但在 pH 8.00 ± 0.02 时放大了它。