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Phoslock®锁磷剂工程应用二十周年特辑——文献解读3


Phoslock®锁磷剂自2000s首次参与工程应用以来,一直受到国内外广大科研工作者及水环境工作者的关注,并在国内外学术期刊发表了逾百篇学术论文。目前学者们对该技术产品的研究已经涉及除磷效果、沉积物修复、影响因素、生态安全、深度开发等多个领域。


2022年,在该技术产品全球应用20周年之际,Phoslock中国团队将针对热点关注话题,甄选文献加以解读分享,以便于广大科研工作者和水环境工作者深入了解Phoslock®锁磷剂的学术背景及差异化特性。

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本期,针对Phoslock®锁磷剂的科学原理、研发历程、实验历程、有效性佐证及安全性佐证方面的综述,分享文献如下:

文章题目:镧改性膨润土应用于地表水富营养化治理的研究进展 


发表期刊Water Research


2021年影响因子/JCR分区:11.236/Q1
 
文献链接Eutrophication management in surface waters using lanthanum modified bentonite: A review - ScienceDirect
 
研究亮点:
一、本文对Phoslock®锁磷剂的科学原理、研发及实验历程、有效性佐证及安全性佐证进行了论述。
二、截至本文发表,Phoslock®锁磷剂在实验室尺度、中型生态系统尺度及整体湖泊尺度上均进行了广泛的实验,并已在全球200多个项目中得到了应用。
三、已有的案例及研究数据充分验证了Phoslock®锁磷剂可高效去除可溶性磷酸盐。
四、在Phoslock®锁磷剂投加期间及之后,游离镧浓度均低于不同生物物种的急性毒理阈值。

五、迄今为止,Phoslock®锁磷剂对水生态环境产生负面影响的研究案例及论文发表数量保持为零


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研究背景
越来越多的学者热衷于研究和利用地质工程材料来控制沉积物中磷的释放。目前,已有一系列材料正在开展中小尺度的示范性应用,并且越来越多的新材料被提议使用。然而,这些材料的化学性质和有效性各不相同,因此,在工程领域广泛应用之前,有必要开展多种尺度的实验对其进行全面评估。
镧和其他稀土元素与可溶性磷酸盐有着天然的强烈亲和力。基于其丰度和单一氧化状态,镧被视为水生环境中用于螯合可溶性磷酸盐有前景的稀土元素。

研究对象:
镧改性膨润土(LMB,商业名称为Phoslock®锁磷剂),自20世纪90年代由澳大利亚联邦科学与工业研究组织研发以来,已经在实验室尺度、中型生态系统尺度和整体湖泊尺度上进行了广泛的科学实验,并在全球范围内成功应用于200多个水体(截至文章发表)以解决富营养化问题(案例分布:50%欧洲、30%澳大利亚及新西兰、13%北美洲、2%亚洲、1%非洲及南美洲)。
即便如此,关于Phoslock®锁磷剂有效性的综述类文献却较少,这无疑限制了水环境管理者根据数据及证据更加广泛应用Phoslock®锁磷剂的决策能力。此外,很多“灰色文献”(未公开出版的文献)中记录了丰富的实验室和现场实验结论,但这些报告往往是由行业和环境监管机构委托编制的,科学界及工程界的获取途径受限。为了解决这一问题,本文基于多个科研组织对Phoslock®锁磷剂开发和论证的工作,评估了Phoslock®锁磷剂的集体证据库。
 
主要结果:
1.Phoslock®锁磷剂除磷效能方面的多重多尺度研究都证实:在多种环境条件下,Phoslock®锁磷剂对水柱可溶性磷酸盐的螯合效率及沉积物磷释放通量的钝化效力显著,可达到“泥水同控”。(表1)
表1 Phoslock®锁磷剂用于水体控磷并促进水生态修复部分案例佐证


2. Phoslock®锁磷剂投加期间及之后,游离镧浓度均低于不同生物物种的急性毒理阈值(表2)。

Phoslock®锁磷剂及镧的生态毒理学阈值详细评估(部分)


研究结论:
1.Phoslock®锁磷剂除磷效能方面的多重多尺度研究都证实:在多种环境条件下,Phoslock®锁磷剂对水柱可溶性磷酸盐的螯合效率及沉积物磷释放通量的钝化效力显著,可达到“泥水同控”。
2. 其他竞争性含氧阴离子的存在会干扰Phoslock®锁磷剂与可溶性磷酸盐的螯合。
3. Phoslock®锁磷剂投加期间及之后,游离镧浓度均低于不同生物物种的急性毒理阈值。
4. 经Phoslock®锁磷剂处理后地表水的相关人类健康风险可忽略不计。

5. 迄今为止,Phoslock®锁磷剂对水生态环境产生负面影响的研究案例及论文发表数量保持为零。但这一方面仍值得持续进行大尺度的长期研究。


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编外语:
1. 在澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)为Phoslock®锁磷剂商业化之前,这一材料就已经在多种尺度、多种情境下得到了广泛的评估与验证,这一些列工作构成了一个全面的、科学的、严谨的研发推广过程。

2. Phoslock®锁磷剂不但强调效能,而且强调安全性。Phoslock®锁磷剂在全球范围内积累更多应用案例的同时,有越来越多的科学文献和科研工作佐证其安全性,而且这项工作一直在持续进行。


更多内容后续我们会一一分享,敬请期待。

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