来源:Frontiers of Environmental Science & Engineering 发布时间:2022/5/12 10:37:55
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FESE | 前沿研究:利用海藻Caulerpa lentillifera去除海水养殖系统中类固醇激素

论文标题:Removal of steroid hormones from mariculture system using seaweed Caulerpa lentillifera. (利用海藻Caulerpa lentillifera去除海水养殖系统中类固醇激素)

期刊:Frontiers of Environmental Science & Engineering

作者:Jian Lu, Cui Zhang, Jun Wu

发表时间:18 May 2021

DOI:10.1007/s11783-021-1449-8

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原文链接(点击“阅读原文”直接获取)https://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s11783-021-1449-8

文章出版:Front. Environ. Sci. Eng. 2022, 16(2): 15

原文信息

题目:

Removal of steroid hormones from mariculture system using seaweed Caulerpa lentillifera

作者:

Jian Lu ()1, Cui Zhang 1, Jun Wu 2

作者单位:

1 Chinese Academy of Sciences, China

2 Harbin Engineering University, China

通讯作者邮箱:

jlu@yic.ac.cn

关键词:

Phycoremediation (植物修复);

Steroid hormones (类固醇激素);

Seaweed (海藻);

Mariculture (海水养殖);

Caulerpa lentillifera

文章亮点

• 使用海藻可以有效去除海水养殖系统中的类固醇激素;

Caulerpa lentillifera是最有效去除类固醇激素的一类海藻;

• 利用Caulerpa lentillifera可在12小时内去除90%以上的E2和EE2;

• E2 /EE2的去除机理为初始快速生物吸附、后期缓慢积累和生物降解;

• 海水养殖废水中的激素和营养物质可同步去除。

文章简介

海水养殖我国沿海地区的经济和生活水平的最重要产业之一。然而,海水养殖系统产生了各种污染物并排放到环境中,对生态和生物健康造成了严重影响。只有减少与海产养殖活动相关的负面环境影响,才可以实现该行业长期的可持续性。在循环式水产养殖过程中的污染物如含氮废物和类固醇激素的不断积累,对水产养殖系统形成的负面影响最为显著。

本文对比考察了不同海藻对于海水养殖系统中类固醇激素的去除效能与机理。选取17β-雌二醇(E2)和17α-乙炔雌二醇(EE2)为典型类固醇激素类污染物的代表。明确了常见环境因子对类固醇激素去除动力学的影响规律,结合中试实验进一步评估了Caulerpa lentillifer在处理规模化海水养殖废水中的应用潜力。

结果表明,Caulerpa lentillifer对典型类固醇激素的去除效果最佳。在12h内,10 μg/L的E2或EE2的去除效率均超过90%,具体的去除机理包括初始的快速生物吸附阶段、后期的缓慢积累阶段和生物降解等过程。

研究发现,E2/EE2的去除率与养殖废水的营养水平、类固醇激素的初始浓度呈正相关。E2和EE2的初始浓度与平均去除率间存在显著相关性。此外,E2在30°C时去除效率最高(k = 0.34/h),而EE2的最高k值在20°C时获得(k = 0.28/h)。上述结果表明,Caulerpa lentillifer在水温较高的规模化海水养殖废水处理方面具有应用潜力。

经过3次中试规模的循环实验,Caulerpa lentillifera仍能有效地去除水中的E2和EE2。同时,海水养殖废水中的类固醇激素和营养物质也得以同步去除。综上所述,Caulerpa lentillifera有望为养殖废水的深度处理提供一种高效、绿色、廉价的处理技术。

文章摘要图

摘要

The removal of steroid hormones from the mariculture system using seaweeds (Caulerpa lentillifera, Ulva pertusa, Gracilaria lemaneiformis, and Codium fragile) was investigated. The results illustrated that both 17β-estradiol (E2) and 17α-ethinylestradiol (EE2) could be removed by the seaweeds at different levels, and the Caulerpa lentillifera was the most efficient one. More than 90% of E2 or EE2 at concentration of 10 μg/L was removed by Caulerpa lentillifera within 12 h. Processes including initial quick biosorption, the following slow accumulation, and biodegradation might explain the removal mechanisms of E2/EE2 by Caulerpa lentillifera. E2/EE2 removal was positively related to the nutrient level and the initial concentration of steroid hormone. A significant linear relationship for E2 and EE2 existed between the initial pollutant concentration and the average removal rate. The highest removal kinetic constant (k) value was obtained at 30°C as 0.34 /h for E2 and at 20°C as 0.28 /h for EE2, demonstrating the promising application potential of Caulerpa lentillifera in the water purification of the industrialized mariculture system with relatively high water temperature. Simultaneous and efficient removal of E2 and EE2 by Caulerpa lentillifera was still achieved after 3 cycles in the pilot-scale experiment. The steroid hormones and nutrients in mariculture wastewater could also be simultaneously removed using Caulerpa lentillifera. These findings demonstrated that Caulerpa lentillifera was the promising seaweed for the removal of steroid hormones in mariculture systems.

编委点评

本文研究发现,Caulerpa lentillifera 作为一类常见的海产品,可实现海水养殖废水中的类固醇激素和营养物质的同步去除,有望为规模化养殖废水的有效处理提供一种有应用前景的植物修复技术。

编者 | 郑文天

点评 | 刘艳彪

致 谢

刘艳彪,东华大学教授,FESE青年编委。主要从事环境纳米技术领域的研究,以第一/通讯作者在Accounts of Chemical Research(1篇)、ES&T(5篇)、WR(2篇)和ACB(6篇)等环境领域权威期刊发表论文100余篇,总被引4700余次,H指数40。荣获IWA首创水星奖(2021)、CCL青年科学家奖(2021)和中国纺织工业联合会科技进步一等奖(2019)。主持国家自然科学基金(面上项目)和上海市自然科学基金等多项研究课题。个人主页:

https://www.researchgate.net/profile/Yanbiao_Liu

郑文天,女,25岁,东华大学环境科学与工程学院2019级环境工程专业硕士生,导师为刘艳彪教授,研究方向为电活性分离膜技术,以第一作者发表WR和ACB各1篇。

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