-
将表面结合的自由基与单线态氧协同作用,加速土壤异质表面氧化过程中新兴有机污染物的降解
新兴有机污染物(EOCs)在复杂土壤环境中的降解效率低下,主要是由于非目标背景物质对活性氧化剂(ROS)的过度消耗以及物质传递受限所致。为此,我们开发了一种结构稳定的异质催化剂——硫化铁(FeS),该催化剂可通过过二硫酸盐(PDS)的活化作用选择性地持续生成ROS。合成的FeS表现出优异的PDS活化性能,能够有效去除95.44%的卡马西平(CBZ),同时对共存的土壤物质具有很强的抗性,并且耐受性强。机理研究表明,CBZ的降解过程主要由表面结合的SO4•–自由基和单线态氧(1O2)驱动。FexSy中的硫化物成分显著提升了催化剂的电化学性能,加速了Fe(III)/Fe(II)循环过程。实验结果表明
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
一种新的甲虫(Ulomoides dermestoides),能够降解塑料
U. dermestoides(鞘翅目:拟步甲科)的幼虫具有显著的塑料降解能力。这种甲虫在民间医学中有着传统用途。本研究探讨了它们分解和生物降解常见聚合物(如聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)的能力,并将其与已被广泛研究的T. molitor幼虫进行了直接比较。U. dermestoides幼虫能够有效分解并生物降解摄入的PS、PE和PP,其质量减少比例分别为55.3%、50.2%和49.4%,而T. molitor幼虫的质量减少比例分别为63.6%、57.6%和55.8%。通过δ13C特征、分子量变化以及氧化官能团的生成进一步验证了这种生物降解作用。U. dermestoide
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
通过酶启发型的纳米级受限流动系统中的定向C-C偶联反应实现水溶性酚类污染物的升级转化
将废水中的苯酚选择性地转化为高附加值产品,为同时实现污染物减排和化学资源回收提供了一种可持续的策略。然而,传统的氧化过程由于存在多种竞争性反应路径(如环开环降解、C–C/C–O偶联以及聚合反应),导致产物选择性较低。在这里,我们开发了一种基于层状膜纳米通道的纳米级流动系统,能够实现空间和时间上的精确控制,从而实现氧化反应及区域选择性的C–C偶联。ZnFe层状双氢氧化物中的6.0 Å层间距能够确保苯氧基自由基的立体选择性排列,而流动调节则可以精确控制反应进程。这种受酶机制启发的双重控制策略在苯酚转化率为50%的情况下实现了84%的C–C选择性,并有效抑制了传统批量反应系统中常见的副反应(如C–O
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
技术增强的大气增湿(TEAM)以增加降水:一种观点
### 大规模淡水生产解决方案:技术增强大气增湿(TEAM)的前景在面对全球日益严重的淡水短缺问题时,寻找可持续、高效的淡水生产方式已成为科学界和政策制定者的重要课题。淡水的稀缺不仅源于自然条件的限制,还受到人类活动、气候变化以及土地利用变化的深刻影响。尤其是在干旱地区,水资源的匮乏不仅威胁着人类社会的生存与发展,也对生态系统的恢复和稳定构成挑战。为了应对这些复杂的问题,本文提出了一种新的技术理念——技术增强大气增湿(Technology-Enhanced Atmospheric Moistening, TEAM),通过增加大气中的湿度来提升区域降水,从而实现大规模淡水供应。#### TEAM
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
非离子有机污染物的原位化学氧化:土壤有机质和矿物质对化学计量效率的影响
大多数溶解性有机污染物容易与硫酸根自由基(SO4•–)发生反应,这些自由基是在过硫酸盐通过热分解或碱的作用被激活后,在原位化学氧化(ISCO)过程中产生的。然而,在地下环境中,疏水性污染物会与颗粒物结合。为了研究固体保护污染物免受氧化的潜力,我们使用接近地下环境条件的固液比,测量了一系列氯化苯的化学计量效率(即每摩尔硫酸根自由基转化的污染物摩尔数)。与溶液中的污染物相比,污染物在无机表面(如沙子和粘土)上的吸附作用使化学计量效率降低了3个数量级。在较低的初始氧化剂浓度(10 mM)下,吸附的污染物在解吸后会被氧化以重新达到平衡;而在较高的氧化剂浓度(500 mM)下,污染物的损失是由于硫酸根自
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
通过锌掺杂增强氧化物与载体的电子相互作用,从而提高Co3O4/CeO2催化剂在氧气存在下对N2O的催化分解效率
减少工业氮氧化物(N2O)的排放对气候保护至关重要,但在含氧(O2)条件下开发高效的低温N2O分解催化剂仍然具有挑战性。由于氧与催化剂载体之间的相互作用较弱,基于Co3O4/CeO2载体的催化剂在分解N2O时表现不佳。本研究旨在通过锌(Zn)掺杂来增强Co3O4/CeO2催化剂中氧化物与载体之间的电子相互作用,从而提高其在富氧条件下的N2O分解性能。实验结果表明,在5% O2的存在下,经过Zn掺杂(Co2.4Zn0.6O4/CeO2)后,催化剂的活化能从117.5 kJ·mol–1显著降低至60.4 kJ·mol–1。此外,掺杂后的催化剂对O2 + H2O + NOx杂质气体具有较好的耐受性。
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
减少氮的输入可以迅速扭转富磷浅水湖泊的富营养化现象
全球范围内,湖泊富营养化已成为影响水体质量的重要问题之一。磷(P)长期以来被认为是湖泊富营养化的关键因素,因此在湖泊管理中,磷的控制一直是主要策略。然而,最新研究揭示了一个重要的发现:在浅水富磷湖泊中,减少氮(N)输入同样能够显著改善湖泊的富营养化状况。这一发现不仅挑战了传统观点,还为湖泊管理提供了新的思路和策略。本文通过一个长期的现场微型生态系统(mesocosm)实验,探讨了氮和磷输入对湖泊富营养化的影响,并结合美国2022年国家湖泊评估(National Lakes Assessment, NLA)的数据,评估了氮减少在富磷湖泊生态系统中的潜在应用价值。### 研究背景与意义湖泊生态系统
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
中国主要行业中的多媒体汞排放及其对汞控制的影响
汞是一种有毒且持久的污染物,它在大气、水圈和土壤圈中循环。了解多介质汞排放的时间趋势和驱动因素对于有效控制汞污染至关重要。本研究采用物质流分析方法,量化了1978年至2021年间中国燃煤电厂、燃煤工业锅炉、有色金属冶炼、水泥生产和城市固体废物焚烧过程中向空气、水和废物中的多介质汞排放量。此外,还利用对数平均Divisia指数分解法分析了这些排放变化的驱动因素。在此期间,中国的多介质汞排放量显著增加:进入废物的汞量从14.6吨增加到1662.1吨,水体排放量从0.30吨增加到31.3吨,大气排放量从1978年的91.3吨增加到2011年的峰值468.9吨,随后降至2021年的288.8吨。经济增
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
揭示“黑箱”:从微生物视角探讨微量元素的生物地球化学过程
微生物过程对环境中微量元素(如汞(Hg)、砷(As))的转化和命运起着关键作用,但微生物转化速率的复杂性以及人类活动的影响为建立这些过程的概念模型和定量模型带来了诸多挑战。本文重点探讨了影响环境中微生物活动的因素,包括氧化还原反应、能量产生、资源限制以及生态和进化等方面。在此背景下,我们对比了汞和砷的循环过程,这两种元素的微生物转化具有遗传基础(例如基因 hgcAB、mer、arsH),这些基因参与微生物的 (i) 代谢(如将砷酸盐转化为亚砷酸盐)、(ii) 解毒(如将二价汞(Hg(II))还原为挥发性汞(Hg(0))、(iii) 战略用途(如将亚砷酸盐转化为高毒性的三价甲基砷(As(III)
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
综述:消毒副产物:50多年来的研究证实——系统性的整理、毒性作用机制及毒理学基因组学研究
在过去的五十年中,水消毒副产物(DBPs)的研究取得了显著进展,揭示了超过700种不同的DBPs。这些副产物是消毒过程中消毒剂与天然有机物(NOM)反应的产物,它们在水处理中虽然有效,但也可能对人类健康带来潜在风险。目前,尽管已有大量研究,但系统整合已确认的DBPs化学信息与新兴毒理学范式的工作仍显不足。本文系统整理了从1974年至2024年间报告的716种已确认的DBPs,为风险识别和优先级评估提供了全面的资源。通过引入基于分子骨架、功能基团和卤化模式的多重分类框架,研究人员可以将结构多样性与毒理学特征进行映射。此外,文章还介绍了DBP研究中应用的多种作用机制,包括非特异性基础毒性、受体或酶
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
一次性及可重复使用的月经产品中的塑料添加剂:对人类健康和环境的潜在影响
这项研究揭示了月经用品中存在多种可能对人体健康产生影响的塑料添加剂。研究涵盖了单次使用和可重复使用两种类型的月经产品,包括卫生棉条、卫生巾、月经杯等。结果显示,这些产品中不仅含有传统塑料添加剂邻苯二甲酸酯类(PAEs),还首次检测到了有机磷酸酯类(OPEs)和替代塑料增塑剂(APs)。这些发现表明,月经用品不仅是日常使用的重要物品,还可能成为塑料添加剂进入人体和环境的重要来源。研究通过估算每日摄入量(EDI)来评估月经用品对塑料添加剂暴露的贡献。在所有检测的塑料添加剂中,PAEs的浓度最高,达到了95.6–13857 ng/g的范围。OPEs的浓度较低,为< LOD-4068 ng/g,而AP
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
通过非靶向筛选和机器学习方法,发现了一整套可作为PFAS(全氟和多氟烷基物质)来源标志物的化学成分
河岸带是活性氧(ROS)产生的自然热点区域,然而这些区域内ROS的时空动态仍知之甚少。在这项研究中,我们结合了水槽实验和反应传输模型的结果,发现H2O2的产生受到一种“色谱”分离过程的控制,其中水流调节了O2与还原剂之间的相互作用。河岸带含水层基质作为固定相,容纳了各种可移动和不可移动的还原剂,而水流则作为移动相,在地表水流入时提供氧化剂(如溶解氧DO和硝酸盐),并在水流方向逆转时将可移动的还原剂冲走。当地表水侵入时,还原剂优先消耗DO,从而产生H2O2;而像硝酸盐这样反应性较低的氧化剂则被输送到更深的河岸带含水层中,在那里它们消耗那些尚未与DO发生反应的还原剂。尽管硝酸盐的流入降低了整体的R
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
基于深度学习的无偏精度评估方法:用于斑马鱼器官发育的毒性研究
精确评估毒理学效应仍然是生物医学和环境健康评估中的一个关键瓶颈。传统的毒理学方法依赖于宏观终点和手动图像分析,这限制了对结构损伤的敏感性,并引入了主观偏见。我们开发了一种基于U-Net的自动化深度学习方法,用于精确评估毒效应,并建立了一个客观毒理学分析的通用框架。我们的U-Net模型能够在1分钟内对数千张生物图像进行像素级分割和形态学量化,且无偏见。随后,将该模型应用于区分Ag+、15纳米和100纳米银纳米颗粒(AgNPs)在斑马鱼中引起的尺寸依赖性发育毒性,涉及感光细胞层、内丛状层、骨骼肌和脊髓等组织,揭示了传统分析方法无法发现的尺寸依赖性和器官特异性毒性差异。该方法具有广泛应用于其他新兴材
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
全球基性-超基性岩背景下Greenhills Dunite的地下反应动力学
为减少化石燃料排放而产生的强烈需求促使人们开发了各种减排技术,例如通过在基性岩和超基性岩中进行矿化来实现碳的固定。虽然冰岛已经在玄武岩储层中开展了大规模的碳储存试验,但在中东地区,这类试验还仅停留在试点阶段。新西兰南岛拥有大量分布广泛的超基性岩体,其中包括位于Greenhills超基性岩复合体中的Greenhills Dunite。在本研究中,我们评估了在Greenhills Dunite中通过矿化方式固定碳的潜力。实验表明,在地下温度和压力条件下,不同粒度和条件下的碳酸化程度都很高,反应产物主要为镁石,并伴有铁元素的掺入。为期10天的高压原位X射线衍射实验显示,反应初期以水镁石的碳酸化为主,
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
假单胞菌273株能够代谢含有聚氟化物或全氟化物的癸烷
在以末端单氟化的癸烷为生长底物的条件下,土壤分离株Pseudomonas sp. 273会释放无机氟化物,并将氟代代谢产物引入甘油磷脂的生物合成过程中。我们研究了这种细菌代谢1,1-二氟癸烷(F2-癸烷)、1,1,1-三氟癸烷(F3-癸烷)和1,1,1,2,2-五氟癸烷(F5-癸烷)的能力,以评估氟化程度增加对生物体代谢的影响。该细菌能够利用这三种多氟化癸烷作为生长底物;在添加了F2-癸烷和F5-癸烷的培养物中观察到了无机氟化物的释放,而在添加F3-癸烷的培养物中则未观察到这一现象。氟核磁共振光谱(19F NMR)检测到了多氟化的C6和C4短链脂肪酸代谢产物,表明菌株273在代谢过程中存在β-
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
受流动诱导色谱分离过程调控的河岸带活性氧物种的产生
河岸带是活性氧(ROS)产生的自然热点区域,然而这些区域内ROS的时空动态仍然知之甚少。在这项研究中,我们结合了水槽实验和反应传输模型的结果,表明H2O2的产生受到一种“色谱”分离过程的控制,在这一过程中水流调节了O2与还原剂之间的相互作用。河岸带含水层基质作为固定相,其中含有各种可移动和不可移动的还原剂,而水流则作为移动相,在地表水流入时提供氧化剂(如溶解氧DO和硝酸盐),并在水流反向时将可移动的还原剂冲出含水层。当地表水侵入时,还原剂优先消耗DO,从而产生H2O2;而像硝酸盐这样反应性较低的氧化剂则被输送到更深的河岸带含水层中,在那里它们会消耗那些尚未与DO发生反应的还原剂。尽管硝酸盐的流
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
基于大型语言模型的框架:从科学文献中检索生命周期清单和环境影响数据
生命周期评估(LCA)量化了从原材料提取到产品报废(EoL)处理过程中的环境影响,但其准确性取决于可靠的生命周期清单(LCI)数据。然而,获取此类数据耗时较长,需要大量的文献回顾或访问通常需要付费的数据库,这阻碍了研究的透明度。本研究提出了一个系统框架,利用重新训练的大型语言模型(LLM)来帮助LCA从业者检索LCI数据及其环境影响的相关信息。该框架包括三个阶段:(i)一个经过微调的分类模型用于识别相关文献;(ii)LLaMA-2-7B模型在选定文本上进行预训练,以将其领域知识注入其数据库;(iii)一个经过微调的问答模型从科学文献中提取LCI和环境影响数据。由此产生的LLM被称为“Susta
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
PM2.5化学成分对心脏传导影响的分子图谱:老年人中的多组学研究视角
环境中的细颗粒物(PM2.5)暴露与心血管疾病风险密切相关,然而关于其对老年人心脏传导机制的影响,尤其是长期影响方面的证据仍然有限。本研究旨在识别PM2.5中与心脏电生理异常、DNA甲基化介导的通路以及基因表达复杂相互作用相关的关键有毒无机元素成分。通过混合暴露模型,分析了348名健康老年人的PM2.5及其无机化学成分与心电图(ECG)参数之间的关联。同时进行了表观基因组分析和双向中介分析,以探讨表观遗传变化的影响模式,并通过综合分析确定了潜在的生物学通路。混合暴露模型表明,硫(S)和铅(Pb)是导致QRS间期和QTc间期延长的主要因素。双向中介分析揭示了43个胞嘧啶-磷酸鸟嘌呤位点(CpGs
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
标准化暴露介质以增强基于斑马鱼胚胎的毒性试验的严谨性和可重复性
斑马鱼胚胎和电鳗胚胎被广泛用于支持大规模的化学毒性筛选、确定需要在哺乳动物身上进行测试的药物和环境化学物质,并开展以假设为导向的研究,以揭示导致不良形态、生理和/或行为表型的机制。因此,美国国内外的先前努力提高了人们对识别基于斑马鱼胚胎的检测方法中潜在的实验室内部和实验室间变异性的认识,并制定了国际统一的指南,以确定化学物质对斑马鱼胚胎阶段的毒性(即OECD测试236:鱼胚胎急性毒性测试)。例如,在美国,国家毒理学计划大约在10年前与学术界、政府和工业界的研究人员协商后,建立了“斑马鱼在毒理学中的应用系统评估”(SEAZIT)项目,以识别和记录依赖斑马鱼胚胎进行化学毒性测试的检测方法中的潜在变
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22
-
亚热带森林中沿沉积梯度变化的季节性氮转化动态的同位素限制
在长期大气沉降作用下,亚热带森林生态系统向氮(N)饱和状态发展的过程尚未得到充分量化,这质疑了源自温带地区的氮饱和理论框架的普遍适用性。在此研究中,我们结合多同位素技术和一种新型的同位素质量平衡模型,分析了七个亚热带森林中氮转化途径的响应情况,这些森林位于自然氮沉降梯度范围内(15.6–77.9公斤氮/公顷·年)。研究结果表明,在亚热带森林中,通过异养硝化作用和微生物吸收实现了显著的有机氮与矿物氮之间的交换。关键在于,氮饱和区域在季风季节表现出强烈的反硝化作用(29.0–111公斤氮/公顷·年),去除了超过96%的沉积氮,其反硝化速率是氮限制区域的44倍。这种季节性脉冲现象与异养硝化作用产生的
来源:Environmental Science & Technology
时间:2025-10-22