環(huán)境科技進(jìn)展

金屬循環(huán)利用中的挑戰(zhàn)

今天幾乎元素周期表中的所有元素都得到了利用,結(jié)果是許多產(chǎn)品的功能和穩(wěn)定性都比以往更強(qiáng).但這些產(chǎn)品廢棄后,其中元素的回收利用變得更加復(fù)雜且富有挑戰(zhàn).影響回收效率的因素有廢棄物的量和金屬的經(jīng)濟(jì)價(jià)值.那些大量使用的金屬,一般純度較高,可直接冶煉,回收設(shè)施也比較完善,其回收率高于 50%.專(zhuān)用金屬如稀土在近些年的利用逐漸增多,但其回收技術(shù)和設(shè)施都不完善.貴重金屬和危險(xiǎn)金屬由于其突出的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)境特性,其回收效率通常較高.回收利用的潛力通常取決于生命周期中每一階段采用的方法及措施.另外,化學(xué)反應(yīng)的熱動(dòng)力學(xué)在金屬的冶煉過(guò)程中,通常能顯著影響復(fù)雜金屬混合物的分離及提取效率.

金屬回收主要涉及收集、預(yù)處理和最終處理等各個(gè)階段.收集效率通常和社會(huì)、政府因素有關(guān),分離及提純效率與本身的技術(shù)有關(guān).由于規(guī)模及經(jīng)濟(jì)因素,基本的回收技術(shù)如破碎、篩分和磁選得到了廣泛應(yīng)用,而先進(jìn)技術(shù)如X射線(xiàn)分離受到限制.以回收貴重金屬為目的,廢物的預(yù)處理設(shè)施通常得到了優(yōu)化和提高.以電子廢物為例,破碎前有目的的拆解將顯著促進(jìn)貴重金屬的回收率.

未來(lái)金屬循環(huán)利用中主要面臨的挑戰(zhàn)有:首先,針對(duì)大量高度混合的小型產(chǎn)品,提高收集效率是促進(jìn)其回收的最顯著的因素.在回收稀缺金屬上,設(shè)立全球政策,減小技術(shù)、時(shí)間、能源和資金的消耗.第二個(gè)挑戰(zhàn)是對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō),應(yīng)該掌握循環(huán)材料復(fù)合選擇的原則.最后是提高金屬的循環(huán)利用技術(shù),當(dāng)下企業(yè)、高校和政府應(yīng)該共同努力,在技術(shù)上持續(xù)開(kāi)發(fā)、現(xiàn)代技術(shù)的廣泛利用以及法規(guī)、資金的導(dǎo)向等方面,促進(jìn)金屬的循環(huán)利用.

曾憲民 譯自《Science》, 2012,337:690-695.

環(huán)境中的真菌毒素:農(nóng)業(yè)試驗(yàn)田中的產(chǎn)生和排放

真菌毒素是由真菌自然產(chǎn)生的次級(jí)代謝產(chǎn)物,這些真菌大批的出現(xiàn)并且污染著農(nóng)作物和農(nóng)產(chǎn)品.盡管這些化合物在食品和飼料中已經(jīng)被廣泛研究,但對(duì)于它們?cè)斐傻沫h(huán)境災(zāi)難幾乎一無(wú)所知.因此,我們?cè)谝粔K莊稼地里用了兩年的時(shí)間調(diào)查 Levis冬小麥的各種真菌霉素的情況,這種小麥被人為注射了鐮刀菌,并且通過(guò)排水系統(tǒng)來(lái)排放.整個(gè)小麥植株和排出水樣的真菌毒素都進(jìn)行了測(cè)定,脫氧雪腐鐮孢烯醇濃度分別為 0.1～133mg/kg(干基)和 0.8ng/L～1.14μg/L.在測(cè)定的小麥真菌毒素中,只有親水性更好的或那些高濃度的主要毒素才能夠在排出的水中檢測(cè)出來(lái).小麥植株中產(chǎn)生的總量中大概 0.002%～0.12%是通過(guò)排水系統(tǒng)釋放出來(lái),因此,這些化合物加劇了自然或人為產(chǎn)生微污染物的復(fù)雜性,尤其在農(nóng)業(yè)地區(qū)產(chǎn)生徑流的小塊鄉(xiāng)村水體.

目前研究的結(jié)果是,考慮調(diào)查自然毒素的環(huán)境暴露是非常必要的,比方說(shuō),真菌毒素、植物雌激素、和各種植物毒素;更進(jìn)一步說(shuō),因?yàn)檫@些化合物和許多已知的水生微污染物混在了一起,所以對(duì)他們的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估遠(yuǎn)沒(méi)得到評(píng)估.

曾憲民 譯自《Environ. Sci. Technol.》, 2012,46:13067-13075.