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通过环境透射电子显微镜(Environmental TEM)揭示了Cu–Sn催化剂中的等离子体驱动固液动力学过程以及硅纳米线的成核现象
我们利用环境透射电子显微镜(TEM)观察了等离子体自由基在Cu–Sn催化剂中驱动的相变过程,这些催化剂用于硅纳米线(SiNW)的生长。之前未被发现的固液动力学机制使得超薄(约7纳米)的SiNW能够稳定生长,并且这些SiNW具有交替的立方晶型和六方晶型结构。在250摄氏度时,H自由基促使Cu6Sn5–Sn纳米结构发生固液相变,形成了小的成核位点。在400摄氏度时,SiH3自由基同时促进了SiNW的成核和催化剂的相分离。富含Sn的液态物质为原子台阶提供了传播途径,这些台阶会进入固态催化剂中。固态的Cu3Si相与SiNW保持外延对齐,从而固定了液态相。这种固液催化剂会主动重新定向,导致Si台阶的传播
来源:Nano Letters
时间:2025-10-24
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通过结合微生物生长动力学与微生物种群动态,建立对活性污泥微生物组的预测性理解
对微生物组进行建模可以为微生物生态学提供预测性见解,但当前的建模方法存在固有的局限性。在这项研究中,基于微生物群落的生长动力学与微生物种群动态之间的内在联系,开发了一种新的建模方法。为了实施这种方法,研究人员收集了来自四个全规模活性污泥系统的466个样本。这些原始样本经过数据转换处理,使得数据集的规模增加了三倍,并实现了种群动态的量化分析。在42个属于不同科级的核心种群中,有36个种群的整体动态变化在统计学上接近于零(变化范围为±0.05 d–1)。利用贝叶斯网络将这些核心种群分类为异养型和自养型群落。通过拓扑数据分析来识别关键种群和随时间变化的微生物相互作用。这些基于数据的推断结果通过直接使
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24
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镉通过微生物的适应性变化及生物地球化学过程,提高了稻田中甲基汞的含量
大米中的甲基汞(MeHg)对以大米为主食的人群构成重大健康风险。虽然稻田土壤中的镉(Cd)污染现象普遍存在,但其对大米中甲基汞积累的影响机制尚不明确。我们结合了全国范围内的103个稻田调查以及控制实验(包括盆栽实验和培养实验),来研究镉如何影响土壤和稻米中的甲基汞含量。通过分析土壤地球化学参数、微生物群落组成以及功能性基因的水平基因转移(HGT),以厘清其中的生物学和地球化学机制。研究发现,在不同田块中,镉浓度与大米中的甲基汞含量呈正相关,且这一关系与总汞含量无关。盆栽实验和培养实验均证实,镉暴露会提高土壤和稻米中的甲基汞含量。这种增强的效应通过微生物和地球化学途径共同实现:镉改变了微生物群落
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24
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克隆草莓中纳米二氧化铈的代际传递及其对激素网络的调节作用,以促进后代分株的生长
有益的纳米颗粒为提高农业生产力提供了新的机会。然而,在环境相关浓度下,这些纳米颗粒在克隆植物中的代际传输及其相关影响仍不明确。在本研究中,我们量化了纳米CeO2在草莓中的积累和转运情况及其对多代分株生长的影响。在暴露于50 mg/kg纳米CeO2 80天后,亲本分株的根部保留了1.86 × 103 μg/kg的Ce。第一代/第二代分株通过连接的匍匐茎分别积累了135/425 μg/kg的Ce,其转运系数分别为0.466和3.17,显示出跨代的转运效率有所提高。转运的纳米CeO2显著增加了第一代/第二代分株的根部和地上部分的生物量,分别提高了139%/54%和74%/75%,这一现象也得到了光合
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24
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聚电解质中空纤维纳滤膜在氯暴露下的性能演变:机制与应用启示
聚电解质多层中空纤维(PEM HF)纳滤膜因其良好的抗污染性能和可反冲洗性,已成为饮用水处理领域的有前景的选择。然而,它们在次氯酸钠(NaClO)作用下的多尺度降解机制尚未得到充分研究,这限制了材料的改进和操作技术的创新。本研究系统地分析了PEM HF膜在不同浓度和持续时间下NaClO作用下的结构和性能变化。研究发现,NaClO主要攻击阳离子聚(烯丙胺盐酸盐)层,导致该层发生氯化、水解和链断裂,最终使其脱离,从而使阴离子聚(苯乙烯磺酸盐)层逐渐暴露。这些变化使膜表面变得粗糙,孔径增大,表面电荷变得更负,从而提高了水的渗透性,但显著降低了小分子有机物和二价阳离子的去除效率。膜降解遵循伪一级动力学
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24
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组织特异性积累、毒理学效应以及暴露于溶解性麻痹性贝类毒素的 mysid Neomysis awatschensis 的解毒策略
海洋生物直接从海水中吸收溶解性的麻痹性贝类毒素(PSTs)及其后续的毒理学影响仍知之甚少。本研究调查了Neomysis awatschensis对溶解性PSTs的积累、急性及亚致死毒性以及分子层面的反应。结果表明,N. awatschensis能够吸收这些溶解性PSTs,并表现出三阶段的动力学过程:吸收、稳定和随后的排出。值得注意的是,83.9%的积累PSTs集中在头胸部。急性暴露于PSTs会导致严重的神经行为障碍,包括麻痹、抽搐和死亡。亚致死剂量(0.5 μmol STX eq L–1)会引起多方面的生理紊乱,表现为活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)水平升高,以及神经传递系统的复杂失调,具体
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24
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综述:关于微塑料光老化行为的深入研究:环境归趋与生态风险
微塑料(MPs)的广泛存在及其潜在的生态毒性引起了全球的关注。在自然环境中,微塑料会经历各种风化过程,其中光老化是主要机制。深入理解微塑料的光老化行为对于阐明其环境归趋和生态风险至关重要。本文全面综述了微塑料在紫外线(UV)作用下的光老化过程,从一般的氧化机制讲到特定聚合物的降解机制,以及由环境持久性自由基(EPFR)介导的降解途径。通过系统评估代表性的光老化指标,将这些机制转化为可测量的指标。文章探讨了聚合物的性质和环境条件,以确定影响这些变化的因素,并将最新研究成果整合到更新的综述中。特别关注了光老化微塑料的生物毒性,尤其是其中溶解有机物(DOM)的释放这一此前未被充分认识的生态压力源。表
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24
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利用植物放射性碳和贝叶斯反演技术对化石燃料二氧化碳进行高分辨率测绘:迈向城市规模的排放审计
准确量化化石燃料二氧化碳(CO2ff)的排放量对于评估减排进展和制定气候政策至关重要。然而,城市规模的排放清单往往存在显著的不确定性,这凸显了进行可靠、独立验证的迫切需求。在这里,我们利用放射性碳(14C)观测数据并结合贝叶斯反演方法,对深圳市的CO2ff排放进行了高分辨率的绘制。2022年,我们在全市范围内以5 × 5平方公里的网格间距收集了70个草本植物样本,以捕捉CO2ff的空间分布特征。这些植物中的14C所指示的CO2ff信号被纳入贝叶斯模型进行分析,并通过多次敏感性测试来评估其可靠性。分析结果表明,工业源是CO2ff排放的主要来源,这一结论得到了工业设施密度以及共排放污染物(PM2.
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24
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通过在碳表面共掺杂氮(N)和硼(B)来调节电子分布,从而提高催化臭氧化性能,实现高效净化
由于成本效益较高,碳基催化剂已被广泛用于催化臭氧化过程。然而,由于原始催化剂表面的活性位点有限,碳基催化剂的臭氧化去除效率较低。本文通过富电子氮(N)和缺电子硼(B)的共掺杂,制备了一种涂覆在γ-Al2O3上的碳基催化剂,该催化剂表现出优异的协同效应。值得注意的是,经过B和N共掺杂的碳涂层γ-Al2O3(BNC/γ-Al2O3)对阿特拉津(ATZ)的降解反应速率为0.29 min–1,分别比纯碳涂层γ-Al2O3、N掺杂碳涂层γ-Al2O3和B掺杂碳涂层γ-Al2O3的反应速率高6.19倍、6.93倍和4.48倍。机理研究表明,N掺杂通过增加表面电负性增强了sp2碳晶格的活性,而B掺杂引入了未
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24
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基于用户留存行为的机器学习方法在预测环境出行模式中的应用
非常持久且具有高迁移性的物质(vPvM)对环境和人类健康构成威胁。这类化学物质能够在水生系统中长期存在,并由于其对水的亲和力而比在土壤或其他吸附剂上移动得更快。化学物质的迁移性通常通过有机碳-水分配系数(Koc)来表征,但大多数物质的实验数据缺失。随着每年有数千种新化学物质进入市场,人们越来越需要先进的化学信息学工具来优先识别这些有害物质。由于反相液相色谱(RPLC)数据更为常见,因此本文使用其作为环境迁移性的替代指标。通过对RPLC数据集中的146,902种化学物质进行洗脱分析,根据其有机修饰剂的含量来划分它们的迁移性等级。对于每种化学物质,计算了881个PubChem指纹图谱以捕获其结构信
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24
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工程化产甲烷古菌与生物炭的协同整合:将甲烷升级为可生物降解塑料的循环经济方法
作为地球上主要的甲烷消除机制,甲烷的厌氧氧化(AOM)由于其卓越的碳和能量利用效率,在甲烷转化为化学品的生物技术中具有巨大潜力。然而,技术进步面临关键挑战:在纯培养条件下,天然具有AOM能力的甲烷氧化古菌难以培养,且其基因难以改造。为了克服这些限制,本研究采用了基因可改造的产甲烷古菌Methanosarcina acetivorans,该古菌能够通过逆向甲烷生成过程实现AOM,并将其作为从甲烷生产聚羟基丁酸(PHB)的生物制造平台。通过异源途径工程,我们构建了一个整合了外源PHB生物合成模块的合成甲烷氧化系统。此外,我们还开发了一种创新的细胞外电子转移系统,使用稻草衍生的生物炭作为电子受体。实
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24
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综述:中国热浪引发的健康风险评估与缓解:一项系统评价
热浪事件对人类健康有显著影响,中国面临着严重的与热浪相关的威胁。本系统评价分析了中国热浪风险的空间-时间分布模式、驱动因素以及缓解措施,并讨论了热浪应对计划的局限性和未来发展方向。我们采用了系统评价和荟萃分析的优先报告项目(PRISMA)方法,搜索了2014年至2024年间的Web of Science、Scopus、Google Scholar和中国国家知识基础设施(CNKI)上的相关文献,共筛选出107篇英文和中文的同行评审文章。热浪的测量方法多种多样,其中“危害-暴露-脆弱性”风险三角模型是最常见的评估方法。热浪风险在城市、区域和国家层面都呈现出明显的空间-时间分布特征,这些特征受到社会
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24
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对人类样本中干扰甲状腺功能的化学物质在整个暴露组范围内的高灵敏度生物活性评估
人类群体暴露于许多潜在的有害化合物中,但由于样本量有限、基质复杂以及化合物浓度极低,这些化合物在人群的暴露组(exposome)中大多尚未被充分研究。在这里,我们开发了一种高灵敏度、高通量的检测方法,用于筛查人体样本中的有害化合物。该方法基于化合物通过与关键肽竞争性结合的毒性机制来发挥作用。我们发现了一种功能性肽,它能够模拟血浆和脑脊液中的转甲状腺素蛋白(TTR)——这种蛋白质负责运输甲状腺激素——同时实现了成本降低1000倍的目标。随后,我们将这种肽与具有酶活性的金纳米颗粒(AuNPs@peptides)结合,以实现对干扰甲状腺功能的化学物质(TDCs)的敏感检测。鉴于肽与传统的酸性酶催化系
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24
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利用流式细胞术指纹图谱技术对污水处理过程中活性污泥微生物组中组成和功能变化的单细胞分析
72.22%)的支配。与CFDA相比,BONCAT FCM分析更能有效反映微生物群落活动的变化:在静态填充阶段(100.00%)和好氧反应阶段(96.30%),极端均质化扩散占主导地位;而在混合填充阶段(100.00%),扩散限制是主导因素。在沉淀阶段,极端均质化扩散(55.56%)和扩散限制(33.33%)这两种因素共同决定了微生物群落的组装。我们的研究结果表明,FCM分析作为一种诊断工具,对于实时监测活性污泥系统的运行性能具有重要意义。
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24
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将煤粉灰转化为气候解决方案:基于AlOOH的固体胺吸附剂,实现经济高效且超低水平的二氧化碳减排
固体胺吸附剂正成为实现超低二氧化碳(CO2)排放的一项有前景的技术。然而,其复杂的制备工艺和高成本带来了相当大的挑战,这些挑战通常伴随着额外的二氧化碳排放和环境问题。在此,我们开发了一种成本效益高的铝氧氢(AlOOH)支撑的固体胺吸附剂(命名为PEI@AlOOH),该吸附剂由煤灰合成。通过石灰石-碱烧结法成功回收了铝,回收效率高达98%。随后对AlOOH支撑材料进行简化处理(包括老化处理和乙醇洗涤),使其孔体积达到1.68 cm3·g–1。得益于其发达的孔隙结构,PEI@AlOOH在模拟烟气环境中的二氧化碳吸附能力达到了178 mg·g–1。同时,AlOOH中丰富的层间水和羟基使其具有优异的尿
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24
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由球形点源注入产生的反应混合前沿的生长与停止
在许多环境中的反应过程中,当反应物A从点源注入含有反应物B的三维介质中时,会形成化学前沿,随后发生双分子反应A + B → C。尽管双分子反应前沿在平面和圆柱形几何结构中已被广泛研究,但其在球形结构中的动态特性仍缺乏实验验证,尽管这些特性对环境应用具有重要意义。通过使用基于水凝胶的介质中的双分子氧化还原反应,我们实验性地证明了在三维多孔介质中进行点状注入可以形成一个自组织的静止球体,其中反应区域始终保持固定的半径。我们测量了这些反应混合前沿的空间分布、前沿位置以及随时间生成的产品量。静止前沿的半径与流速成线性关系,与扩散系数比和对数初始浓度比成反比。我们利用这一实验数据集来验证关于三维(3D)
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24
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关于环境中化学污染物生物转化数据的公正有效沟通
人类活动产生的化学物质及其转化产物在环境中的出现频率正在上升,其中持久性是造成化学风险的关键因素。因此,开发能够预测生物转化产物和降解动力学的方法对于监管机构识别潜在持久性化学物质至关重要,从而防止其进入市场和环境。利用机器学习和人工智能是解决这一问题的有前景的方向。然而,预测模型的质量取决于用于训练它们的数据集,而目前关于生物转化路径和动力学的高质量数据集仍然十分有限。本文旨在强调有效传达环境中的化学污染物生物转化数据的重要性,描述在可发现、可访问、可互操作和可重用(FAIR)格式中报告生物转化路径的具体要素,并提供一个标准化工具,帮助研究人员以更高效的方式报告生物转化数据。通过展示我们开发
来源:Environmental Science & Technology Letters
时间:2025-10-24
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烟气中的砷杂质显著抑制了NH3–SCR反应中铬污染的V2O5–WO3/TiO2催化剂上N2O副产物的生成
烟气中的铬(Cr)杂质常常会导致NH3–SCR反应产生不希望出现的副产物——温室气体N2O。本文首次报道了一个有趣的现象:另一种杂质砷(As)能够显著抑制N2O的生成,尤其是在受到Cr污染的V2O5–WO3/TiO2(Cr/VWTi)催化剂上。在300 °C的NH3–SCR反应条件下,砷的抑制效果几乎达到了Cr污染催化剂时的10倍。研究表明,砷的引入促进了Cr与As之间的相互作用,这种相互作用阻碍了Cr进入TiO2晶格,并促使VO5(Cr/VWTi)中的单体VOx物种转化为VO4和VO5H(As–Cr/VWTi)。原位DRIFTS分析及计算结果表明,由于Cr/VWTi催化剂结构的变化,As–C
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24
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来自化石燃料、生物质和废物的甲醇的生命周期评估及其在双燃料发动机中作为海洋燃料的用途
甲醇作为一种替代性燃料,正逐渐在航运领域受到重视。这种重视源于其在提升能源安全和减少排放方面的潜力。本研究对甲醇作为航运燃料在不同生产路径下的全生命周期评估进行了深入分析,特别关注了其在双燃料发动机中的应用。研究涵盖了12种甲醇生产路径,这些路径来源于四个不同的原料类别:化石资源(如煤炭和天然气)、生物质(包括森林残余物和清洁松木混合、玉米秸秆、芒草和Miscanthus)、有机废弃物(如可再生天然气来自污水污泥、猪粪、食品废弃物和垃圾填埋气)以及利用捕获二氧化碳生产的电甲醇(e-methanol)。这些不同路径的全生命周期温室气体(GHG)和标准空气污染物(如NOx和PM)排放数据,提供了全
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24
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利用表面改性的商用纳滤膜从废旧锂离子电池浸出液中高选择性分离锂
在当前全球能源转型和电动汽车普及的背景下,锂离子电池(LIBs)的回收与再利用成为解决资源短缺和环境污染的关键技术之一。锂作为LIBs正极材料的重要组成部分,其高效、环保的回收方法对实现可持续发展具有重要意义。传统的锂回收方法,如直接回收、火法冶金和湿法冶金,虽然在一定程度上能够实现金属的提取,但存在能耗高、化学试剂消耗大以及锂损失等问题。因此,寻找一种更加高效且环保的回收技术显得尤为迫切。纳米过滤(NF)作为一种先进的膜分离技术,因其对多价离子的高排斥性和对单价离子的低排斥性,被认为是一种有潜力的锂回收方法。本研究中,通过表面改性商业NF膜,实现了在LIBs浸出液中对锂的高效分离。这种改性N
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-24