• 可扩展且可持续的生物精炼技术发展：将绿色化学与生命周期思维相结合

  推进可扩展且可持续的生物精炼技术对于支持循环型生物经济和减少对化石资源的依赖至关重要。在这项研究中，我们引入了一个多尺度生命周期评估（mLCA）框架，通过整合绿色溶剂设计、工艺效率、放大潜力、环境负担以及技术经济影响来评估生物质增值系统。在该框架的指导下，我们开发了一种由氯化胆碱、乳酸和乙二醇组成的三元深共晶溶剂（DES），用于木质纤维素生物质的预处理。与传统二元DES系统相比，这种三元DES在木质素和半纤维素的去除方面表现出更高的选择性，糖化效率达到了97.38%，同时保持了较高的工艺效率和溶剂回收率。前瞻性生命周期评估（pLCA）预测，当这些工艺从实验室规模扩大到工业规模后，大多数环境影响

  来源：ACS Sustainable Chemistry & Engineering

  时间：2025-10-22

• 黑 soldier 蝴（黑兵蝇）蛋白质的类淀粉样自组装行为及其在生物塑料领域的应用

  近年来，随着对可持续材料需求的不断上升，人们对于可降解塑料的研究兴趣也日益浓厚。黑 soldier 飞虫（BSF）作为一种蛋白质来源，因其能够高效利用有机废弃物、快速发育以及对环境影响小而受到广泛关注。本研究展示了 BSF 蛋白质在碱性环境中可以形成类似淀粉样蛋白的聚集，最终生成可用于增强生物塑料薄膜的淀粉样纤维。通过 Thioflavin-T（ThT）荧光检测和十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶电泳（SDS-PAGE）监测了纤维化过程。对薄膜的结构进行了透射电子显微镜（TEM）和一维/二维（1D/2D）X 射线衍射（XRD）分析。这些生物塑料薄膜由纤维化后的 BSF 蛋白质与聚乙烯醇（PVOH）和

  来源：ACS Sustainable Chemistry & Engineering

  时间：2025-10-22

• 新的分析方法论：用于揭示火星及海洋行星上的生物特征

  地球上的模拟环境及其微生物群落是探索可能存在或仍然可能存在生命所需（生物）化学条件的地外行星环境的关键要素。对这些模拟环境的分析可以揭示以下信息：（i）由已知生命产生的生物分子；（ii）可能与古代生命相关的、可能被保存下来的生物分子（例如脂质）。我们开发并验证了一种新的非靶向检测方法，该方法既适用于实验室研究，也适用于基于太空的实地研究，通过气相色谱-质谱联用技术（GC–MS）来提取和检测生物分子及生物特征。该方法采用一种一锅法反应，利用化学试剂增强有机物的提取和挥发效果。该研究的创新之处在于通过选择合适的反应温度和时间来提取更广泛的有机分子，从而确定了非标准样品的最佳制备条件：（i）DMF-

  来源：Analytical Chemistry

  时间：2025-10-22

• 在线结合纸层析法和表面增强拉曼散射（SERS）技术检测复杂样品中的磺胺类抗生素：减轻竞争吸附干扰

  表面增强拉曼光谱（SERS）在复杂样品分析中存在困难，这是由于SERS基底上的竞争性吸附导致的基质干扰。为了解决这一限制，本研究提出了一种在线集成的纸离心与SERS（PC-SERS）方法，该方法使用涂有银纳米颗粒（P-AgNPs）的圆形纸盘作为分离介质和SERS基底。该设备的功能是通过纸盘旋转时物质在P-AgNPs上的不同迁移行为来实现的。当样品加载到纸盘中心时，离心力驱动分析物、溶剂和干扰物向径向外扩散。由于溶剂分子在P-AgNPs上的扩散速率相对于目标分析物更快，因此分析物能够更迅速地吸附到基底表面，从而在短时间内获得更强的SERS信号。与传统SERS分析相比，PC-SERS在20分钟的分

  来源：Analytical Chemistry

  时间：2025-10-22

• 利用基于双足DNA行走器的比率荧光传感器，在细胞中对microRNA-21进行高度敏感和定量的检测

  这项研究提出了一种基于对称双足DNA步行器（BDW）的比率荧光传感器，用于高灵敏度、高精度地检测低丰度的微小RNA（miRNA），特别是miR-21在细胞内的表达。miRNA作为肿瘤标志物，在肿瘤的发生、发展、转移和侵袭过程中起着关键作用。然而，传统方法在检测这类低丰度miRNA时面临诸多挑战，如信号波动、低信噪比、灵敏度不足以及假阳性和假阴性等问题。尤其是在复杂生物环境中，这些干扰因素可能显著影响检测的准确性和重复性。因此，开发一种能够有效克服这些限制的新型检测平台，成为推动癌症诊断和治疗监测的重要方向。DNA步行器是一种利用DNA自组装和动态行为构建的纳米机器，其通过目标分子的识别触发多步

  来源：Analytical Chemistry

  时间：2025-10-22

• 实现可持续大气水资源收集的挑战与策略

  随着全球淡水资源日益紧张，从大气中收集水分的技术（大气水分收集，AWH）因其广泛的适用性和对地理与水文条件的适应性而受到广泛关注。AWH技术通过使用吸湿材料来捕获空气中的水分，并在外部刺激下释放水分，为解决水资源短缺问题提供了一种创新的思路。这一技术的发展不仅与联合国可持续发展目标（SDG）密切相关，尤其是SDG 6（确保人人获得安全饮水）和SDG 12（实现可持续消费与生产模式），同时也与全球范围内的能源利用和环境保护密切相关。传统的AWH方法，如雾和露水收集，通常依赖于高相对湿度或高能耗的冷却过程，这在实际应用中存在一定的局限性。相比之下，基于吸湿材料的AWH技术能够适应更广泛的湿度条件，

  来源：Accounts of Materials Research

  时间：2025-10-22

• 将硫酸限制在基于多金属氧酸盐的金属-有机框架中以构建酸性微环境，从而增强质子传导性能

  开发稳定的质子传导材料仍然是一个关键挑战，因为强酸修饰往往会破坏金属有机框架（MOFs）的结构稳定性。然而，这种策略从根本上受到MOFs在强酸条件下的结构不稳定性的限制。为了克服这一挑战，一种基于多金属氧酸盐（POM）的MOF——CUST-834（CUST = 长春科技大学）通过POM表面上的羟基将硫酸限制在其通道内。这种独特的限制机制不仅在CUST-834中建立了稳定的酸性微环境，还使得被包裹的H2SO4能够同时作为质子源和传导介质。这种协同效应使得CUST-834在90°C和98%相对湿度（RH）的条件下具有3.63 × 10–3 S cm–1的固有质子传导率。POM的羟基与硫酸分子之间的

  来源：ACS Materials Letters

  时间：2025-10-22

• 利用环境DNA方法监测湖泊浮游植物

  Paracoccus denitrificans在氮去除过程中起着关键作用。合成生物学技术有潜力增强这些氮去除能力。然而，由于P. denitrificans缺乏专门的基因表达工具，这些技术的应用受到了限制。在这项研究中，我们构建了一系列质粒和多种氮诱导型启动子，以提高P. denitrificans DYTN-1菌株的氮降解效率。这些质粒的体积被优化至约3800 bp，并包含了多种复制起点和抗生素抗性标记，确保了其遗传稳定性。这些启动子对亚硝酸盐、硝酸盐和铵离子具有响应性，诱导倍数范围为1.30（±0.23）到34.63（±4.49）倍。通过使用这些基因构建体，我们建立了一个对硝酸盐和铵离子

  来源：ACS ES&T Water

  时间：2025-10-22

• 利用截断墙在环状岛屿上扩展淡水透镜：一个三维模型

  淡水透镜对小岛的生态系统和供水至关重要。含水层中的隔水墙可以增强这些淡水透镜的作用，但以往的研究依赖于二维（2D）模型，忽略了空间复杂性。本研究使用了一个圆形岛屿的三维（3D）模型来评估隔水墙的距离、长度和深度对淡水透镜动态的影响。隔水墙通过阻止海水侧向入侵并将水流导向透镜核心来提高储水量，从而减少混合并扩大淡水区域。与2D模型相比，3D模型显示淡水透镜更薄，过渡带更窄。与2D结果不同，不存在一个临界深度，超过该深度后储水量不再增加；相反，随着隔水墙变深，储水量增长速率始终会减缓。更长、更深且靠近海岸的隔水墙能显著提高储水量，其体积最多可增加20倍（例如，相对长度=1，深度=27.5米，距离=

  来源：ACS ES&T Water

  时间：2025-10-22

• 在处理污泥的热厌氧膜生物反应器中，原位生物气升级性能、微生物群落结构以及生物甲烷化过程中的代谢潜力

  为了扩大厌氧消化（AD）技术的应用范围，需要对沼气进行提纯并压缩消化池的体积。厌氧膜生物反应器（AnMBR）是一种用于现场沼气提纯和消化池压缩的有前景的反应器。本研究首次报道了利用嗜热型AnMBR实现沼气提纯的成功案例。实验中向AnMBR中投入了活性污泥和氢气（H₂），通过氢营养型甲烷菌的作用促进生物甲烷化反应，从而提高沼气中的甲烷（CH₄）含量。当H₂与CO₂的比例为7.5:1时，沼气中的CH₄含量提升至94%。在有机负荷率为0.78 g-VS/L/d的条件下，沼气的产甲烷速率达到0.32 L/L/d，甲烷产率达到0.38 L/g-VS。Methanothermobacter是其中主要的甲烷

  来源：ACS ES&T Water

  时间：2025-10-22

• 基于可持续发展目标6的黄河流域城市水资源可持续性的时空模式

  ### 生物炭与土壤碳封存的科学研究现状及未来展望近年来，随着全球气候变化问题的加剧，生物炭（Biochar）作为一种碳封存（Carbon Sequestration）手段受到越来越多的关注。生物炭是通过热化学转化（如热解）将生物质转化为富含碳的材料，其独特的物理化学特性使其在土壤碳封存中展现出巨大潜力。生物炭的结构稳定，能够有效减少土壤中碳的分解速率，从而增加碳在土壤中的停留时间，减少温室气体排放。这一特性使其成为全球净零排放路径中的重要组成部分。然而，关于生物炭碳封存能力的评估仍存在科学争议，尤其是在如何准确预测其在土壤中的持久性方面。这些评估对于温室气体排放清单、碳信用项目以及生命周期评

  来源：ACS ES&T Water

  时间：2025-10-22

• 利用原位被动采样和分配模型评估工业化韩国海湾沉积物-孔隙水系统中生物可利用的三丁基锡的含量

  尽管已经全面禁止了三丁基锡（TBT）的使用，但它对底栖生物的生态风险在沿海地区仍然令人担忧。为了解决基于分配系数预测模型在估算生物可利用浓度方面的局限性，本研究首次开发了一种离体方法，使用低密度聚乙烯（LDPE）被动采样器来测量沉积物孔隙水中自由溶解的TBT浓度（Cfree）。LDPE与孔隙水之间的平衡在96小时内达成。在韩国的三个工业化海湾中，同时测量了TBT的总沉积浓度（Cs）和自由溶解浓度（Cfree），结果分别为每克干沉积物26.2至931纳克（ng/g）和每升沉积物6.20至1363纳克（ng/L）。造船和维修活动被确定为TBT的主要来源，而在法规实施十年后，沉积物仍然是孔隙水污染的

  来源：ACS ES&T Water

  时间：2025-10-22

• 研究在中性附近pH值条件下，从pH调节处理向正磷酸盐腐蚀控制处理转变的过程

  美国环保署（EPA）的《铅和铜规则改进措施》（LCRI）将铅的允许浓度降至10 μg/L，促使相关机构采用或优化正磷酸盐防腐技术。这一规定对高pH值系统影响尤为显著，许多此类系统可能会转向中性附近的正磷酸盐处理方式（pH值范围为7.2–7.8），但这一转变过程目前仍缺乏深入研究。本研究通过设置包含铅材质管道的流动式管道架，并对管道结垢情况进行分析，评估了三种pH值调整策略：立即调整（24小时内将pH值从8.8降至7.5）、逐步调整（16周内完成pH值调整）以及保持原pH值不变（8.8）。无论pH值或调整策略如何，采用正磷酸盐处理技术的管道架均能使铅含量减少92.5%至94.5%，而对照组管道架

  来源：ACS ES&T Water

  时间：2025-10-22

• 基于SERS光谱和机器学习的空间水质污染追踪

  水污染检测技术对于保护河流流域的生态安全至关重要。然而，随着工业发展和城市化进程的推进，传统的水污染追踪方法已显示出局限性。表面增强拉曼光谱（SERS）长期以来被认为是一种能够在单分子水平上提供类似“指纹”特征的光学方法。在这项研究中，构建了一种结合了注意力神经网络（aNN）和随机森林（RF）的新方法，用于准确识别废水的SERS光谱特征，从而实现水污染的空间追踪。在数据增强处理后，从96种不同类型的废水组合中收集了共计34,520个SERS光谱。该数据集被用来训练aNN-RF模型，其识别准确率超过了88%；预测的废水类型混合比例与实际混合比例呈现出一致的下降趋势。作为概念验证，模拟了一个一维流

  来源：ACS ES&T Water

  时间：2025-10-22

• 关于PMS对PMSO氧化的机理研究：PMSO作为基于PMS过程的高价金属探针的可靠性

  过渡金属激活的过氧单硫酸盐（PMS）工艺被广泛用于污染物降解研究，其中苯甲基磺氧化物（PMSO）常被用作检测高价金属物种的探针。然而，最近的研究表明，PMSO的氧化是由PMS自身分解产生的活性氧物种引起的，这引发了人们对该探针特异性的担忧。本研究系统地评估了在不同pH条件下的PMSO氧化情况，以重新评估其可靠性。结果表明，随着pH值的升高，PMSO的降解速率和甲基苯磺酮（PMSO2）的生成速率显著增加。这种与pH值相关的现象是PMS/PMSO体系固有的，表明PMS本身可能会对检测结果产生干扰。多种分析方法表明，由PMS自身分解产生的1O2和O2•-的贡献可以忽略不计，而PMS本身是主要的氧化剂

  来源：ACS ES&T Water

  时间：2025-10-22

• 水文波动调节洪泛区中潜在的能够降解塑料的微生物群落

  能够降解塑料的微生物在减轻塑料污染方面发挥着关键作用。然而，在自然系统中识别这些微生物以及理解环境条件对其影响方面仍存在知识空白。本研究构建了一个包含120个经过实验验证的塑料降解相关基因序列的数据集，并利用宏基因组学方法在季节性洪泛区检测到了潜在的塑料降解微生物。研究结果表明，这些微生物主要分布于假单胞菌门（Pseudomonadota）、杆菌门（Bacillota）、绿弯菌门（Chloroflexota）、放线菌门（Actinomycetota）和酸杆菌门（Acidobacteriota）中。值得注意的是，酸杆菌门此前尚未有实验证据表明其具有降解塑料的能力。其中，主要的塑料降解基因编码了用

  来源：ACS ES&T Water

  时间：2025-10-22

• 低成本的光学传感技术用于检测硝酸盐和磷酸盐：推动社区淡水监测的发展

  高分辨率的水质数据对于实现《欧洲水框架指令》（WFD）和联合国可持续发展目标6（SDG）至关重要。虽然基于社区的监测项目提供了宝贵的数据，但这些数据的准确性和可靠性仍存在疑问。本研究通过开发一种经济实惠、可靠且开源的光学传感器来应对这些挑战，该传感器用于监测淡水环境中的硝酸盐和磷酸盐浓度。该传感器旨在支持公民科学家和社区监测工作，由聚乳酸制成的3D打印外壳、一个发光二极管（LED）以及一个由Raspberry Pi Zero W控制的商用环境光检测器组成。数据可以离线存储或通过Wi-Fi实时传输。在实验室和实际操作条件下，使用标准河流样本对该传感器的分析性能进行了评估，并与基于实验室的分光光度

  来源：ACS ES&T Water

  时间：2025-10-22

• 利用机器学习，基于活性污泥微生物群落预测污水处理厂的环境参数和地理位置

  活性污泥是废水处理系统的关键组成部分。活性污泥中的微生物群落组成与环境参数以及污水处理厂（WWTPs）的地理位置密切相关。在这项研究中，我们采用了机器学习方法，根据微生物群落来预测环境参数和污水处理厂的地理位置，旨在提高废水处理的效率和效果。结果表明，极端梯度提升（XGBoost）方法是预测环境参数的最佳选择。预测值与实际值之间的相关性从较弱（R2 = 0.47）到较强（R2 = 0.76）不等。我们识别出对每个环境参数具有重要影响的关键操作分类单元（OTUs）和关键门类。此外，使用随机森林（RF）可以准确预测地理位置，准确率达到98.4%。我们还为每个大陆确定了关键的操作分类单元。总体而言，

  来源：ACS ES&T Water

  时间：2025-10-22

• 光合颗粒的生长及蓝细菌的优势地位与细胞外聚合物（EPS）及其结合铁含量的显著降低相关

  本研究探讨了颗粒大小、蓝藻富集程度以及在有氧光颗粒（photogranules）中铁（Fe）和胞外聚合物物质（EPS）的动态之间的关系。这些光颗粒是在处理实际市政废水的序批反应器中培养的。随着颗粒大小增加到2.5毫米，丝状蓝藻在光合微生物中的比例逐渐增加，同时生物质颗粒（即不包括EPS在内的总生物质）中的铁浓度也显著上升。蓝藻丰度与生物质颗粒中铁含量之间存在强相关性（r = 0.97），表明铁促进了蓝藻的富集。这种蓝藻富集和铁的积累伴随着EPS及EPS结合铁的显著减少，这表明蓝藻利用了胞外基质中的EPS和铁来促进自身生长。当EPS和EPS结合铁的含量大幅下降时，蓝藻的丰度也开始减少，表明其生长

  来源：ACS ES&T Water

  时间：2025-10-22

• 微塑料干预下的厌氧发酵：酸性/碱性处理过程中的水解与酸化现象差异

  微塑料（MPs）广泛存在于活性污泥（WAS）中，它们对活性污泥酸性/碱性厌氧发酵（AF）不同阶段的影响仍不明确。为填补这一知识空白，研究人员选择了聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）这种具有代表性的微塑料，来评估其对活性污泥厌氧发酵性能的影响。通过分析有机物的释放模式以及挥发性脂肪酸（VFAs）的生成情况，研究发现酸性条件下的厌氧发酵水解过程受到更显著的抑制，而碱性条件下的厌氧发酵酸化过程受到的抑制则相对较轻。进一步的微生物机制研究进一步证实了这些结论：添加PET后，仅在碱性环境中，与酸化过程相关的Soehngenia菌株及pta、aceE、aceF基因的丰度降低；而在酸性环境中，参与糖酵解的基因（

  来源：ACS ES&T Water

  时间：2025-10-22

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