新兴科技的治理(现代新兴科技有哪些)难以置信

在阅读此文前，麻烦您点一下关注，方便以后的讨论和分享，感谢支持~文|瓜汁橘长Dr编辑|瓜汁橘长Dr引言由于新兴污染物广泛存在以及传统污水处理厂的

 

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文|瓜汁橘长Dr编辑|瓜汁橘长Dr引言由于新兴污染物广泛存在以及传统污水处理厂的低效去除效率，近年来EC已成为一个极大关切的问题，当前正在进行的研究集中在不同的物理、化学和生物方法作为避免将生态系统暴露于长期重大风险的策略，在各种提出的技术中，基于酶的过程作为绿色生物催化剂崭露头角，其效率更高，生成的有毒副产品更少。

新兴污染物治理的最新进展在过去一个世纪里，废物管理技术的不断发展导致了世界范围内建立了可以促进环境污染有效治理的工程和政策工具，由于合成化合物的制造日益复杂难以分解的新物质的释放大幅增加，化学和制药工业的发展以及全球人口的增长已经增加了市场需求的多样性。

农药、微塑料、工业和建筑材料、药品和个人护理产品是引起污染管理机构和科学界充分关注的众多物质之一尽管它们在环境和水体中通常以低浓度存在，但其高慢性毒性和生物累积能力使生态系统面临重大长期风险，它们通过针对各种器官和系统。

如心血管、神经、生殖和内分泌系统，以及癌症和多药耐药微生物的出现，对生物体产生高致命风险，从传统污染物到这些所谓的“新兴污染物”的关注发生了范式转尽管EC没有标准的分类，但它通常包括复杂的残留物质及其副产品，这些物质来自不同的来源，农药、微塑料、激素、二噁英、酚类、纳米材料和全氟物质都是EC的来源之一。

在大多数情况下，由于这些化合物的低生物降解性和高复杂性，污水处理厂往往无法达到EC的适当去除效率，在某些情况下当废水处理时，传统生物处理过程甚至可能出现负的去除效果，使污染物在处理过程中浓缩，应用传统的絮凝和沉淀物理过程由于EC的高极性和高水溶解度而减少了去除效力。

新颖的研究正在努力开发高效、经济、环保的治理技术，膜过滤和不同的氧化过程的应用已被报道对EC的去除有效其材料和能源密集型过程需要使用昂贵的化合物和/或能源来源，最终提高了处理系统的成本，许多氧化方法，如费托过程和臭氧化，可能产生有害的副产品。

不生成有毒的副产品，它们的使用提供了更快的处理过程，更广泛的配置选项，更容易的操作，以及消除了一些微生物的限制可以实施使用基因修饰微生物来克服生产过程中的野生菌株不利因素，如压力条件，许多研究评估了特定的酶。

如漆酶、过氧化物酶、水解酶等，还没有关于固定化技术和基因工程在EC生物修复领域的最新创新以及如何将其纳入全球污水处理厂的综合评述本研究旨在介绍EC治理的酶法的最新进展和创新，重点关注固定化技术的应用优势和瓶颈，以及基因工程来改善酶的稳定性和生产的优点。

来源、污染与治理

环境化学品通过各种生产过程进入环境和水资源，例如农业径流、垃圾场渗漏、污水处理、市政废水和工业排放等尽管这些新型物质已经由人类活动排放了很长时间，但仅仅是最近由于分析技术对化合物浓度的灵敏度改进，主要是液相和气相色谱技术，才能够进行鉴定。

药物和个人护理产品是最重要的EC之一，因为它们的使用广泛，全球每人每年药物消耗量估计为15克至于个人护理产品，它们包括消毒剂、香料、驱虫剂和紫外线过滤剂，苯甲酮和氯代对羟基苯甲酸是一些例子，它们进入市政污水系统。

其中低效的传统处理导致它们排放到环境中，隔离箱和填埋场是其他重要的EC来源，特别是在地下水位较浅且含水层渗透率较高的地方在直接工业来源方面，来自纸张、纺织、汽车、洗涤剂和建筑等各种类型的染料、表面活性剂、添加剂和增塑剂会采取类似的路径，由于去除不完全，它们可能逃逸到环境中。

分散污染源比定点污染源更难检测和控制，通常与农业径流和养殖业排放有关，动物排泄约占兽药剂量的50-90%，用于畜牧业的治疗和生长它们的粪便被用作农田肥料，全球农业广泛使用农药导致通过非点源如地表径流在全球范围内的天然水体中污染了EC，由于EC存在于世界各地的水体中。

它们可能导致天然和矿物水资源的污染，不同国家的瓶装饮用水中以低浓度存在这些化合物，意大利、中国和西班牙的不同瓶装水品牌中发现尼古丁、三氯生和磺胺类药物等不同浓度这个事实对瓶装饮用水生产链表示了极大的担忧，在评估地下水和地表水的研究中，发现了更高浓度和更多种类的EC。

在南非的地下水供应中，报告了11种EC，如依法韦仑、奈法韦仑、卡马西平、甲硝唑、溴胶若、文拉法辛等水资源污染与环境化学品(EC)治理它们总共达到了Jukskei河的最高浓度593 ng/L，报告了美国加利福尼亚州地下水中的14种不同污染物，。

其中对对乙酰氨基酚、磺胺甲噁唑和奈法韦仑浓度较高，药物污染的一个主要问题是抗生素和多药耐药微生物的出现，这是一种自然现象微生物适应以前致命浓度的抗微生物剂，耐受以前易感的抗生素的影响，结果是不同感染的治疗变得费力，增加了疾病传播的风险。

微生物群暴露于多种化合物的低浓度可能会导致到2050年全球每年约1000万人死亡，抗生素的消耗从2000年的211亿日剂量增加到2015年的348亿日剂量预计到2030年将达到420亿日剂量，一个典型的例子是四环素类药物，它们是广谱抗生素，消耗量很高，在养殖业的动物粪便中和医院废水的废水中的含量也很高。

只有0.1-1 mg/kg就会显著增加液体粪便中四环素耐药转座子的基因转移，另一个主要问题是内分泌干扰化学品，它们是具有雌激素活性的物质可以阻止自然激素的作用，它影响了脊椎动物和海洋生物的内分泌系统的功能，这些化学品可以是溶剂、增塑剂、农药、药物和个人护理产品。

由于它们在环境中具有很强的持久性，内分泌干扰剂农药阿特拉津和2,4-D在澳大利亚大堡礁拉冈的2600个水样中被发现存在于99.8%中在世界各地的污水处理方面，大多数传统的污水处理厂甚至不监测EC，通常情况下，它们在EC去除方面的效率较低，在某些情况下，会出现负的污染物去除。

去除率在70-85%之间，对于其他化合物，如卡马西平和四环素，去除效率最高达38%，对于表面活性剂、个人护理产品、内分泌干扰物和药物ASP处理过程的去除效率达到可观的水平，分别为>95%、>78%、>75%和>65%，然而，对于农药和β受体拮抗剂。

它没有达到适当的去除效率，生物系统的另一个瓶颈EC不能在过程中达到完全矿化，尤其是对于纯种物质但对于四环素降解产物的毒性没有统一的结论，不排除产生毒性更高的产物的可能性，虽然ASP系统在EC去除方面的效率较低，即使用厌氧流化床反应器的方法。

如对乙酰氨基酚和环丙沙星，达到85%以上的去除效率，传统的物理和化学方法，如混凝、絮凝和沉淀，主要用于去除悬浮物这些过程对EC的去除并不有效，研究人员一直在评估一些广泛使用的混凝剂和絮凝剂，如氯化亚铁和氯化铝。

用于处理EC，去除率微不足道，在酚类化合物及其卤化衍生物的饮用水中，使用砂过滤进行絮凝后只能达到7%的去除率在某些药物产品和内分泌干扰物的情况下，使用氯化亚铁和氯化铝作为絮凝剂只能达到<25%的去除率

对全球污水处理厂对EC去除效率进行了批判性审查，结论是传统的污水处理厂在药物去除方面表现出最高的负面效果，如卡马西平和卡巴度为了改善EC的去除，需要在混合系统中添加化学技术作为补充步骤，基于高度活性化学物种的氧化反应，如过氧化氢、臭氧、氯和它们与过渡金属和金属氧化物的组合。

因为去除效率达到其他氧化过程的去除效率，要改进EC的去除，需要添加额外的化合物或不同的能源来源回顾了电-芬顿和太阳光-电子芬顿在处理医院废水中的应用，作者评估了β受体拮抗剂活性的农药和抗生素的存在

如阿莫洛尔、美托洛尔、三氯生、磺胺甲噁唑和四环素等，去除率达到86-100%，电化学处理系统不会因废水的毒性而受到限制但通常需要较长的反应时间，在这种情况下，可能会增加操作成本，从而潜在地限制其在工业规模上的应用，提出了四环素通过UV/过硫酸盐先进氧化过程的降解途径的例子。

总结回顾了EC降解的生物技术，发现保留时间介于3到21天之间，评估了两株真菌对环丙沙星、诺氟沙星和磺胺甲噁唑的去除效果，去除效率在63.3%到73.2%之间需要2到8天的处理时间，可以达到更快的过程中更高的去除效率，酶的使用可以拓宽反应条件。

消除了微生物的一些限制，使得可以应用更高效和优化的配置，基于酶的处理可以避免抗生素对微生物生长的抑制作用，并减少抗生素和多药耐药微生物的出现。