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化害为利:新研究或将波罗的海磷污染转化为宝贵资源

波罗的海,作为全球范围内溶解氧匮乏最为严重的海域之一,其根源在于磷元素的过度富集。磷既是维系生命的关键营养素,也是农...
波罗的海,作为全球范围内溶解氧匮乏最为严重的海域之一,其根源在于磷元素的过度富集。磷既是维系生命的关键营养素,也是农业肥料的核心成分。一项前沿研究指出,我们或许能将这一环境难题转变为宝贵资源,此举不仅能削减欧洲对外部磷酸盐矿石的依赖,更能为恢复波罗的海生态系统的健康注入新动力。

在实验装置上,排列着用于提取波罗的海沉积物的瓶装水样本。

磷对于保障全球粮食生产具有举足轻重的意义,然而欧洲本土的天然磷矿储量极为有限,严重依赖进口。瑞典皇家理工学院(KTH)的一个研究团队带来了一项令人振奋的发现:解决方案或许就近在咫尺——距离该学院斯德哥尔摩主校区仅数公里之遥的东部海域。

波罗的海是一个几乎被陆地环绕的半封闭式内海,其水体盐度较低,仅通过狭窄的丹麦海峡与含盐量更高的北海进行缓慢的水体交换。这种特殊的地理和水文条件,导致磷等营养物质在波罗的海中长期积累,远超其自身的环境容量,从而引发了严重的生态问题。

KTH皇家理工学院的微生物学与废水处理专家Zeynep Cetecioglu副教授指出,蕴藏在波罗的海底部沉积物中的磷,完全可以通过一种可控且高效的方式被释放并回收利用。

该研究团队成功开发并验证了一种创新的两步法工艺。首先,利用特定微生物的生物作用,将沉积物中固化的磷“松动”,使其释放到液相中。随后,通过添加能够螯合金属离子的化合物,进一步促进磷的解离,以便将其有效捕获并转化为具有实用价值的产品,例如高纯度的磷肥原料。

“磷是保障农业生产的战略性营养元素,而欧洲目前严重依赖进口,” Cetecioglu副教授解释道。“这项从沉积物中回收磷的创新方法,为我们开辟了一条减少对外部磷矿石依赖、增强资源自主性的可行路径。”

在严谨的实验室环境下的测试中,该工艺流程成功地将沉积物中高达80%的磷释放出来,而研究团队则能够从中回收利用其中的99%。更令人欣喜的是,研究人员还观察到,在此过程中,沉积物中有益微生物的种群数量也出现了显著增长,这表明该方法可能对局部微生态产生积极的调节作用。

Cetecioglu副教授特别强调,这项技术目前尚无法直接在开放的海洋环境中应用,仍需进行大量的后续研究与开发工作。例如,为避免对脆弱的海洋生态系统造成潜在伤害,该工艺的工业化应用必须在陆地上的封闭式设施中进行。这样可以确保在处理沉积物的过程中,所有使用的化学物质或引入的微生物都得到有效控制,杜绝任何外泄风险。

目前,研究团队正致力于探索更加环保、可持续的替代方案,以取代现有工艺中使用的某些化学螯合剂。这些潜在的替代品可能包括由生物过程产生的天然有机酸,它们不仅能实现磷的有效分离,还具备更优越的环境兼容性,从而实现真正的绿色回收。

如果这项技术最终走向成熟并得以应用,它将为改善欧洲环境健康状况和提升区域战略韧性做出双重贡献。Cetecioglu总结道:“通过提供这样一种集营养盐回收与污染控制于一体的创新方案,这项研究将有力提升欧洲应对沿海水域富营养化问题的能力,并加速我们向循环型营养经济模式的转型。”