Heterogeneous photo-Fenton reaction with iron-based magnetic materials has been proposed as an alternative to the homogeneous Fenton process to remove contaminants of emerging concern (CECs) because of the low cost, facile recovery and reuse. The iron-based material is not only a reservoir to maintain an effective concentration of iron in solution, but it also activates H2O2 at the surface. Magnetic particles (MPs) coated with different amount of humic acid (HA), prepared by co-precipitation method under anoxic and oxygenated conditions were synthesized. Their features were characterized by different techniques (XPS, XRD, TGA, SEM and FTIR). The ability of those materials to promote Fenton and photo-Fenton-like processes was investigated using 4-chlorophenol as standard substrate. The HA coating increased the catalyst efficiency, both in the dark and under irradiation, showing the best performance at pH below 4 under simulated sunlight. The iron speciation at the MPs surface had a paramount role in the H2O2 (photo)activation, although the processes promoted by the released iron in solution were not negligible on the overall degradation process. It was demonstrated a role of the surface defectivity to promote faster degradations as a consequence of not only a faster photodissolution, but also a higher heterogeneous reactivity promoted by defective sites. The best performing MPs/HA showed high efficiency for the abatement of CECs, namely Carbamazepine, Ibuprofen, Bisphenol A and 5-Tolylbenzotriazole also in real wastewater. The obtained results demonstrated the potential application of the heterogeneous (photo)-Fenton process activated by these inexpensive and environmental friendly materials in advanced wastewater treatments.

Magnetic particles (MPs) coated with humic acid (HA) prepared under anoxic atmosphere were tested as heterogeneous photo-Fenton catalyst for the activation of hydrogen peroxide (H2O2) and persulfate (S2O82−) using Bisphenol A (BPA) as a model pollutant. The role of HA coating, pH value and H2O2/S2O82− concentration were investigated. A positive contribution of HA coating on H2O2 and S2O82− activation was found. The highest BPA degradation rates were achieved at acidic conditions (pH 3) with both H2O2 and S2O82−, however persulfate showed a significant efficiency even at pH 6, interesting feature in the light of decreasing the wastewater treatment costs. By the addition of selective quenching agents, OH and SO4– were identified as the main reactive species involved in the BPA abatement. An important contribution of the S2O82− photolysis on the overall BPA transformation was highlighted. The reuse of the catalyst was investigated and similar efficiency using H2O2 and S2O82− activation was observed until the third catalytic cycle. Experiments carried out using real wastewater samples, showed a good, even if less efficient compared to pure water, BPA removal.

In the context of global climate change, drought occurrence in streams of alpine origin is a recent phenomenon, whose impact is still poorly investigated. In this study, we adopted a three-disciplinary approach to investigate the response of an Alpine river (NW Italy) to severe drought conditions occurred in the year 2022. We hypothesised that the considerable loss in the water flow could exacerbate wastewater treatment plant (WWTP) discharge effects, lowering dilution capacity of the stream system and then increasing chemical/microbial pollution and altering benthic community characteristics. To assess river response to drought conditions of the considered year, the concentration of the main chemical variables, faecal indicator bacteria, pathogen presence and structural/functional organisation of benthic macroinvertebrates and diatom communities were measured monthly in the reaches located upstream and downstream of a WWTP (January-December 2022). Main environmental variables, such as flow velocity, water depth, and flow regime, were also considered. A multivariate analysis approach was then applied to emphasise correlations between selected variables and flow regime. Comparing upstream and downstream sections over the considered year, a common behaviour of chemical/microbiological parameters was observed, with generally higher concentrations of nutrients and bacterial indicators downstream of the local WWTP. Moreover, a positive correlation between water scarcity and nutrients/bacterial concentrations was revealed. The macroinvertebrate communities responded accordingly, both in terms of density and biological metric shift. Interestingly, differences between the two sections were strictly associated with hydrological conditions, with higher dissimilarities found in low-flow conditions. As the magnitude and duration of drought events are projected to increase in the years to come in different parts of Europe, this work can serve as a first building block and as a hint for future studies aimed at improving our knowledge about the consequences of these events that is pivotal for planning effective management strategies.