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生物阴极:为清洁的水提供动力,能源和生物质生产

被动生物阴极的使用可能是产生一种环境可持续方法的关键,以实现废水处理和海水淡化的结合,研究人员密西西比州立大学已经表明。

目前世界人口超过70亿。随着这个数字的持续增长,对淡水资源的需求也是如此。确保获得清洁的水供应现在是全世界的一个主要优先事项。治理这一问题的一个关键因素是如何实现有效的废水处理和海水淡化。

废水处理通常通过活性污泥处理,利用生化反应和物理分离,而脱盐可以通过热蒸发或膜分离来实现。然而,这两种方法在成本和能源使用方面都很密集,而且还排放一氧化碳。.有必要开发能够最大限度地减少外部能源消耗和优化能源回收的方法。

微生物脱盐池(MDC)是一项最新的技术创新,可以同时进行废水处理和脱盐。在这种生物电化学细胞中,通常使用铁氰化物等化学阴极。然而,由于成本高昂,不适合大规模使用。巨大的能源需求和环境毒性问题。

另一种选择是使用空气阴极,利用氧作为热电子受体。然而,它们会受到较慢的氧化还原动力学的影响,需要使用昂贵的催化剂,以及维持通气水平所需的大量能量。因此,一种更可持续和经济可行的方法可能是使用生物阴极,利用微生物作为生物催化剂。


在这Bahareh Kokabian和Veera gnaneswar Gude的研究,作为第12期的封面文章,第15卷环境科学:过程与影响竞猜,使用传统空气阴极和利用微藻的光合微生物脱盐细胞(PMDC)的MDC的性能小球藻对其去除COD的性能进行了评估,从污水污泥中脱盐和发电。这是第一次尝试这类研究。

图1。藻类生物阴极光合微生物脱盐池系统示意图

结果表明,PMDC比空气阴极和其它传统的MDC具有更好的性能。分别测定了PMDC和空气阴极MDC对COD的去除率为66%和57%。海水淡化率也有所提高,PMDC的测量值为40%,空气阴极MDC的测量值为24%。

PMDC(0.236 V)产生的最大电压高于空气阴极MDC(0.219 V)。此外,PMDC生产时间更长,更稳定的电压,与传统阴极不同的是,阴极电位在一段时间后会降低。此外,结果表明,只有55%的阴极体积被利用,这表明,如果MDC反应器设计和电极/材料配置得到优化,发电量和脱盐率可能会进一步提高。


PMDC中的藻类生物阴极提供了连续供应电子受体的优势,并且不需要额外的化学转运,存储,加药,以及治疗后。这一过程的生化性质也意味着废水基本上是作为生长介质处理的,产生有价值的藻类生物量,可用于获得沼气等建设性产品,生物氢和生物燃料。

因此,这项研究表明,使用PMDC可以为藻类作为原位氧气发生器的废水处理提供一种环境友好的方法。这有可能有利于提高水处理的环境和经济可持续性,同时有助于提高COD去除率,脱盐和能量回收过程相同。


本白皮书可通过以下链接下载:
用于清洁能源的光合微生物脱盐细胞,水和生物量生产,Bahareh Kokabian和Veera Gneswar Gude。内政部:10.1039/c3em00415e

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一种评价采后场地植被应力的新光谱技术

新的光谱技术可以为监测采后植被的生理状态提供有用的工具。根据A新研究由Zuzana等人布拉格查理大学,作为我们的封面文章问题11.

长期的褐煤开采引起了广泛的生态破坏在世界许多地区。这些问题的主要原因是酸性矿井排水,这会导致土壤和水环境的酸度增加,并导致重金属(例如光盘Zn有限公司,铜和镍导致植物从受污染土壤中吸收。

重新造林是一种常见的采矿后土地复垦方法,苏格兰松因其对不同环境的高生态耐受性而成为一种流行的选择。监测低pH条件和重金属污染的影响并识别关键的非特定压力指标因此,植被对于制定最有效的采矿后修复策略非常重要。

然而,迄今为止,仅在野外条件下进行了有限的研究,以确定高酸度和重金属水平对植被内生化过程的影响,尚未确定适合这些影响的生物标志物。在这项研究中,祖扎纳等。概述了监测回收后采矿场地的试点研究结果,开发一种方法确定关键生理应激因素在苏格兰的松树上。




光谱法在环境监测中越来越流行。与传统的生化分析相比,它们可能提供一种更便宜、更快的替代方法。本研究中的方法模拟了可见近红外光谱特性苏格兰松针及其主要理化性质,在实验室测量。

作为非特异性胁迫指标的苏格兰松树最适宜的生化性状为;相对含水量(干燥后重量减少的部分)光合色素(叶绿素a+b和类胡萝卜素,以及这两种组分的比例)和浓度可溶性酚类化合物。

该技术应用于捷克共和国西北部的四个地点,每个都表现出不同程度的生理压力。该方法能够成功地分离不同的站点,至少使用上述三个变量,基于其光谱反射率数据,并使用自举偏最小二乘回归(PLSR)进行验证。建模预测。

研究表明,VNIR光谱技术可用于评价采后植被的生理状态。这种方法有潜在的用途在大规模监测研究中,允许简单快速地评估采矿后区域的复垦质量机载或卫星高光谱数据.


这篇论文是环境科学:过程与影响竞猜热门文章,对感兴趣的研究人员感兴趣污染土地整治,尤其是采后场地,或者喜欢树的人。

用可见-近红外光谱法检测采后生长的苏格兰松的多重应力lhot_kov_zuzana等人,doi:10.1039/c3em00388天

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这是一个铝时代:探索人类暴露

铝是地壳中最丰富的金属。其理想的化学和物理性质范围(例如低密度,热导率,耐腐蚀性等)使其成为21世纪最广泛使用的金属ST世纪,广泛应用于各种产品和应用,从厨房用具到飞机零件,从食品包装到窗框。然而,虽然开采和开采这种丰富的资源会带来很多好处,天然地球化学和生物化学系统的破坏可能使包括人类在内的有机体受到潜在的危害。最重要的是,我们要充分了解人类接触铝的方式及其在体内的行为。.这将允许评估潜在毒性影响的性质和程度,并使人们能够安全地生活在这些可能的危险中。

在这文章,它出现在环境科学:过程&竞猜影响问题10克里斯托弗·埃克斯利提供了一个详细全面的关键审查,解决这些问题.涵盖了铝暴露领域的广泛具体方面。人类接触铝的各种方式(包括吸入,讨论了饮食和化妆品以及关键的影响途径(例如皮肤。鼻子,肺和肠)车身内的配电网(例如血液)和排泄途径。铝对人体产生生化作用的机制(例如促氧化活性,还描述了免疫效力和致突变性)。此外,本文对铝“身体负担”(暴露和排泄之间的平衡)。

这篇文章挑战了当前关于铝是完全“安全”的看法,并表明有必要改变我们关于人类接触铝等金属的想法。此外,确定了该领域的几个关键知识缺口.未来研究的特定领域,需要提高我们对铝暴露和毒理学的认识,概述。特别地,强调了在生物系统中识别特定“目标”的必要性,这些目标可能比其他系统更容易受到铝的“攻击”。也,强调了在人体内建立可接受的“安全”暴露水平的必要性。

埃克斯利建议,要全面了解铝暴露和人体负担,就需要从实验室和计算机建模方法中收集更多数据.因此,本文将是这些领域的研究人员以及地方和国家层面的决策者的宝贵资源。

阅读全文:
人体接触铝,克里斯托弗·埃克斯利,多伊:10.1039/c3em00374D

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网上发布5!弥合数据间隙和微粒采样,电子废物和放射性碳分析

热门文章从一个团队美国海军研究实验室在本月引人注目的封面外,这是最近在环境科学:过程与影响博客竞猜.在这项工作中,一氧化碳放射性碳分析被证明是一种评估修复效率的工具。通过区分燃料污染物降解产生的二氧化碳和有机物自然产生的二氧化碳。免费使用6周*!

海军航空站北岛(美国)燃料场燃料生物降解的放射性碳耗尽二氧化碳证据
托马斯J。博伊德米迦勒J。庞德,Daniel Lohr和Richard B.棺材
doi:10.1039/c3em00008g


问题5包含双视角文章.第一篇由达拉斯·斯莱思在犹他大学,美国评估现有的空气取样技术铍颗粒取样并概述了理想气溶胶采样器.

粒度选择取样方法对空气中铍颗粒物职业评价的影响
达拉K斯莱斯
doi:10.1039/c3em30877d


第二理查德·布朗的观点等。国家物理实验室,英国跟随从他们的热卖品封面特写问题3二月.这篇透视文章讨论了不完全数据覆盖的后果并评估弥补此类数据丢失的策略。作者的目的是引发关于解决这个问题的最佳方法的争论,所以请阅读并通过下面的评论让我们知道你的想法。

在数据覆盖不完全的情况下计算环境空气污染物年平均值的改进策略
李察J。C.布朗彼得·M哈里斯和莫里斯G。考克斯
内政部:10.1039/c3em00039g


问题5包含更多的热门研究,比如这篇关于电子垃圾的文章在博客上上周:

华南某电子垃圾区土壤重金属及有机物污染
明柳黄渤辛慧碧赵芳仁盛国英、傅佳摩
doi:10.1039/c3em00043e

在这里了解第5期的全部内容!

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今天在线发布第4期!现场孔隙水分析,废水中多溴二苯醚毒性及异种生物的研究进展

封面外的美丽形象突出了殴打米勒等。这项在瑞士进行的研究结合了方便的技术来开发一种快速的方法,便携式沉积物孔隙水取样和现场分析.这篇文章是上周在博客上发表的,你可以浏览博客或者在这里阅读帖子.作为封面文章,现在还可以免费使用6周*!

滤管采样器与毛细管电泳相结合的沉积物孔隙水提取分析
纳塔莎T托雷斯彼得·C豪泽Gerhard Furrer赫尔穆特·布兰德打败了米勒
doi:10.1039/c3em00068k

萧敏仁和环境科学:过程与影响竞猜编委梁洪国PBDE毒性对机体的可能影响,具体观察PBDE破坏激素受体途径的分子机制以及PBDE毒性的研究进展。

多溴二苯醚的分子毒理学:核激素受体介导的途径
小敏任梁红国
doi:10.1039/c3em00023k

第4期也包含热门文章,其中两个最近出现在博客上,在接下来的几周内仍然可以免费访问*:

一种便携式呼出冷凝物收集方法的特点及金属含量的后续分析
朱莉河Fox厄恩斯特WSpannhake克里斯廷KMacri克里斯廷M托里贾娜Mihalic索瑞娜E埃夫蒂姆彼得斯J利兹和艾莉森。盖
内政部:10.1039/c3em30906a

在这里阅读博客文章

大型污水处理厂异种生物质量平衡精度的实例研究
马吕斯·马杰夫斯基,Julien Farlin迈克尔·拜耳和汤姆·盖尔
doi:10.1039/c3em30884g

在这里阅读博客文章

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今天在这里查看完整问题

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热封面文章:活性封顶对污染物迁移和生物累积影响的长期研究

团队德克萨斯大学奥斯汀分校,美国本文介绍了华盛顿特区阿纳科斯蒂亚河污染泥沙封顶点多环芳烃监测的长期研究成果,那是特写在第三期封面.

用清洁材料覆盖沉积物,在底栖生物和污染物之间形成屏障,是一种减少沉积物污染的技术。就地.多环芳烃在污染源被清除后很长时间内仍然存在环境风险,用沙覆盖可作为扩散屏障,为底栖生物提供清洁的环境。现在经常使用能有效吸收污染物的材料,但它们通常需要一个砂层,底栖生物才能生存。

加盖工作于2004年进行,使用四种不同的材料——AquablokTM(具有渗透性控制的粘土类材料)反应芯垫中的焦炭TM(评估薄垫子中的低密度材料)磷灰石(用于重金属固溶)和砂比较。评估通过这些材料的化学迁移的指标是监测孔隙水浓度分布。由于砂的吸附能力有限,不能用固相浓度进行比较。

他们得出的结论是,整个瓶盖中都存在显著的浓度,并且瓶盖中的迁移速率与预期的一样,是由于现场的传输特性和材料的吸附作用减缓了迁移。由于表面再污染,几年后瓶盖达到稳定状态。但实际污染物浓度低于未加盖区域。潮汐扩散是盖层的主要混合机制。研究小组还评估了生物累积和孔隙水剖面预测观测值的能力。基于孔隙水浓度的预测比基于固相方法的预测更准确。

阅读关于封顶材料与随时间采样结果之间差异的完整讨论,因为这篇封面文章还有5周的免费访问时间*

使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)纤维进行anacostia河主动封顶示范的长期PAH监测结果
戴维J。Lampert吕晓霞和D。可再现的
doi:10.1039/c3em30826j

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克服环境数据丢失,职业健康,环境科学中的活性封顶材料及更多:过程与影响问题3,竞猜在线现在!

本期的外封面以理查德·布朗在国家物理实验室重点介绍一种克服数据丢失的简单建模方法,尤其是当数据季节性变化时,提供更具代表性的年平均值。我们所有的封面文章可免费使用6周*,点击链接阅读:

表现季节性的环境空气污染物时间序列数据损失:数据预测的后果和策略
李察J。C.棕色
内政部:10.1039/c3em30918e

这也是本周的博客文章的特色。在这里找到帖子


Danny Reible等人的研究。在 德克萨斯大学奥斯汀分校 ,前盖内侧突出显示“美国”。这篇热封面文章分析了一项长期研究,通过在Anacostia Rive的加盖材料监测多环芳烃的迁移。华盛顿特区美国。他们采用了一种创新的PDMS被动取样方法,并利用孔隙水剖面评估多环芳烃的生物利用度。

使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)纤维进行anacostia河主动封顶示范的长期PAH监测结果
戴维J。Lampert吕晓霞和D。可再现的
doi:10.1039/c3em30826j


第3期也包含了高质量的环境研究,如 明尼苏达大学 研究猪生产工人接触最多的八种挥发性有机化合物。这项工作也是最近一篇博客文章的主题,所以你可以 在这里阅读博客文章点击下面的文章链接,了解工作重点或阅读完整的详细研究。这篇文章在接下来的两周内仍然是免费的!*

职业暴露于猪妊娠期有害挥发性有机化合物的健康风险评估,产房和托儿所
纳斯利汗·阿克德尼兹,拉里DJacobson和Brian P.海切勒
DOI:10.1039/c2em30722g

了解最新信息环境科学:过程与影响竞猜研究,在此处查看完整问题

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家里的持续性污染物,环境科学中的大孔流和生物利用度:过程与影响问题2,现在在线!竞猜

这个问题的封面说明了由Todd Whitehead领导的团队在加利福尼亚大学,伯克利,美国进入多氯联苯水平的决定因素在家尘中。研究小组测量了415个家庭中这种持久性污染物的水平,并使用回归模型来确定潜在的决定因素。1980年以前建造的房屋更有可能含有多氯联苯。在更高的灰尘水平。这是证据脱鞋和清洁地毯可以降低多氯联苯的含量。在地毯上堆积。我们所有的封面文章都可以免费访问6周*因此现在请阅读本主题文章:

加利福尼亚州家庭灰尘中多氯联苯的决定因素,美国
托德·P·P怀特海玛丽H病房,乔安妮SColt玛西亚G倪世噢卡帕特丽夏ABuffler史蒂芬MRappaport和Catherine Metayer
多伊:10.1039/c2em30721A


Sohel Saikat等人从卫生保护局,伦敦对于第2期我们所知道的全氟辛烷磺酸盐通过各种暴露途径在环境中持续存在对人类健康的影响,已经写了一篇富有洞察力的评论文章。

全氟辛酸对普通人群健康的影响:综述
Sohel SaikatIrene KreisBethan Davies斯蒂芬·布里奇曼和罗比·卡曼尼尔
内政部:10.1039/c2em30698k


在2月份的环境科学:过程与影响竞猜

污水污泥中呼吸腺病毒B、C种的流行情况
凯尔·毕比和乔丹·佩西亚
doi:10.1039/c2em30831b

在这里阅读c2em30831b的最新博客文章!

大孔流在棕色淋滤土原状岩心大肠杆菌细胞迁移中的作用
让Mf.马丁斯萨默马贾达拉尼,Elsa Vitorge阿伦·连德苏奈,Aline NavelV_ronique guin_,吉恩·弗朗索瓦·达安,Erwann Vince丹尼斯和高德特先生
doi:10.1039/c2em30586k

在这里阅读c2em30586k的最新博客文章!

焊工锰的生物利用度与其在焊接烟尘中的溶解度关系
达格GEllingsen伊夫吉尼·齐巴列夫,扎琳娜·库斯雷瓦,巴拉兹·贝林格,马克西姆·查什钦,丽塔·巴斯特·佩特森,Valery Chashchin和Yngvar Thomassen
doi:10.1039/c2em30750b

阅读全文

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第10期-多环芳烃和雾的封面

在外前盖上,本月发行的功能可从卡利亚瓦萨拉吉和同事。在他们的文章中,小组调查了大气多环芳烃的加工(多环芳烃)在雾事件期间。

作者确定了两个加工途径:(i)颗粒物中OPAC的溶解;(i i)雾状水滴中PAH的吸收和氧化。

阅读全文:

城市环境中大气多环芳烃的雾处理
弗兰兹SEhrenhauser卡林迪·卡达普卡,尤亮望杰姆斯WHutchings奥利维尔·德尔霍姆,拉加瓦河KommalapatiPierre Herckes玛丽J。Wornat和Kalliat T.瓦尔萨拉
内政部:10.1039/c2em30336a

本期其他热门文章包括:

爱尔兰猪肉多氯联苯/二恶英污染事件后的全面环境审查
伊恩马纳
内政部:10.1039/c2em30374d

使用被动式空气采样器评估局部源与持久性有机污染物的远距离大气输送
安妮·卡琳·黑斯,马丁施拉巴赫,Andy Sweetman凯文C琼斯和克努特·布雷维克
内政部:10.1039/c2em30378g

莱州湾地区生产设施附近环境样品中六溴环十二烷(HBCD)的水平和分布,华东地区
洪华丽青华张Pu Wang应明利简夏律魏海晨笪伟更亚伟望唐王、姜桂斌
内政部:10.1039/c2em30231d

Lombok岛上一个有四年历史的手工金矿区的环境汞排放评估,印度尼西亚
拜克·杜威·克莉斯纳安蒂,克里斯托弗Wn.名词乔林瓦尼·哈迪·乌托莫,辛斌峰Eko Handayanto努鲁尔·穆达里纳,Hadiman Ikram和Khusussiah
doi:10.1039/c2em30515a

应用生物化学反应评估热带河口环境质量:实地调查
卢西恩·阿尔维斯·马拉尼奥,卡米洛·迪亚斯·西布拉·佩雷拉,巴西罗德里戈·乔埃里,Augusto CesarPaloma Kachel Gusso Choueri,罗纳尔多·乔斯·托雷斯,丹尼斯·莫莱多·德苏扎·阿贝萨,罗多弗里·达维诺·莫瑞斯,Ant_nio aparecido mozeto,Tom_s Angel Delvalls和Mar_a Laura Mart_n-d_az
doi:10.1039/c2em30465a

本期还有我们的月刊环境文摘覆盖立法环境质量化学危害公共和职业健康研究活动来自欧洲和世界各地,它是环境信息的宝贵来源。

环境文摘
内政部:10.1039/c2em90047e

阅读问题的其余部分在这里.

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Jem第8期在线版

环境监测杂志封面最新一期的《杰姆》现已上线,在封面上有两篇来自Knut Breivik和Matthew Nonnenmann的热门文章等。

克努特布雷维克同事们已经开发出一种方法来评估商业活动中有机化学品排放的潜在风险。目前还没有定量估计与此类排放相关的风险的方法,在这里,作者试图通过制定一种方法来解决这一问题,该方法着眼于所使用的有机化学品的数量,它们的预期功能和物理-化学性质,以估计空气排放量,土壤和水:

在环境和人类暴露的背景下对商业中有机化学品的排放进行筛选
Knut Breivik乔恩AArnot特里沃布朗米迦勒SMcLachlan和Frank Wania
内政部:10.1039/c2em30259d

马修·诺尼曼 试图克服一些与基于培养的技术有关的局限性,通过使用热解测序来识别和定量环境样本中的真菌。热解测序为发现新的真菌物种提供了潜力,在传统的方法中,如PCR和qpcr需要已知的物种来进行分析。本文比较了粉尘样品中的两种方法。真菌可能与肺病有关:

利用热测序和定量PCR技术对家尘样品中真菌种群进行了鉴定
马修W诺曼,格洛丽亚·科罗纳多,贝蒂汤普森,威廉C格里菲思约翰·德尔顿·汉森,Stephen Vesper和Elaine M.浮士德
doi:10.1039/c2em30229b

也,别忘了最近看看环境文摘,本月讨论的是噪音污染,对里约+20和更多的失望!

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