FESE: 美国Montclair State University 邓扬教授 低成本吸附剂在城市雨水污染控制中的应用
原文链接：
http://journal.hep.com.cn/fese/EN/10.1007/s11783-020-1262-9
题目：
Low-cost adsorbents for urban stormwater pollution control
作者：
Yang Deng (✉)
作者单位：
✉ Department of Earth and Environmental Studies, Montclair State University, Montclair, NJ 07043, USA
关键词：
城市雨水；径流污染物；低成本吸附剂；吸附；化学浸出
Urban stormwater; Runoff pollutants; Low-cost adsorbents; Adsorption; Chemical leaching
研究用于处理城市受污染雨水的各种低成本吸附剂。
吸附剂的两大选择依据：污染物的吸附行为和难预测的化学浸出。
吸附剂的实际应用模式会影响其利用率。
预计到2030年，城市人口占世界人口的比例将达到60%。尽管城市化带来了许多好处，但也引发了各种环境问题，受污染的城市雨水作为城市环境中的主要非点源污染源，就是其中一个典型例子。由于城市建筑物表面覆盖着不同的防水材料（如沥青、混凝土等），这种难渗透性大大增加了各种成分的累积，再加上雨水的高径流流量，会导致更多的污染物被携带其中。典型的城市径流污染物包括沉积物、有毒重金属、合成有机污染物（SOCs）、营养物和病原体等。当径流进入受纳水体后，它们渗透进入土壤和地表水，使得土壤和地下水受污染，对城市生态和公众健康构成了严重威胁。目前，最佳管理规范（BMP）被鼓励用来解决城市雨水的质量问题，其中的低影响开发（LID）技术被重点提出。为了提高城市雨水基础设施（特别是LID系统）的效率，人们尝试使用各种吸附剂来捕捉不同的径流污染物。其中，低成本吸附剂因其低廉甚至“免费”的价格以及可持续进行雨水处理的潜力而备受关注。在此背景下，本文简要地讨论了低成本吸附剂在城市雨水处理应用中的几个关键问题和原则。
在文中，作者详细描述了目前在雨水处理中常采用的低成本吸附剂、吸附机理和行为的意义、化学浸出及低成本吸附剂处理系统等四个方面。为了确定低成本吸附剂是否适用于城市雨水处理，需要仔细评估两个方面。一是理解吸附剂与目标污染物之间的吸附反应机理和行为。由于溶液化学条件和共存溶质会影响吸附模式，因此在实际环境下，应谨慎评估影响吸附效果的关键因素。而关于吸附剂与污染物的结合强度、动力学和处理能力也将为后续处理系统的设计奠定基础。另一方面是识别和量化在不同情况下浸出的难预测的化学物质。吸附剂在使用过程中会释放大量的化学物质，导致处理后的雨水质量降低，从而妨碍实际应用。值得一提的是，与市政用水和污水处理中采用的吸附剂不同，用来处理雨水的吸附剂几乎不进行再生。因此，在处理废弃的吸附剂过程中（如填埋），评估化学浸出对防止二次污染非常重要。通过采取合理且标准化的浸出试验，可以快速估计吸附剂在不同情况下的化学浸出。最后，通过吸附和化学浸出评估，如果试验达标，则可用于雨水处理。当然，除了吸附和浸出特性外，吸附剂在雨水处理系统中的应用模式也影响其最佳利用率。由于吸附剂在吸附过程中会饱和，在基础设施中简单地添加土壤介质的方式不能提供持久的处理效果。而为了实现对受污染城市雨水的长期稳定化处理，独立过滤器或其他创新设计（如吸附剂涂层覆盖片）由于允许定期更换吸附剂，逐渐受到青睐。
最后作者指出，在未来的研究中，需要特别注意两个问题。一是不同的水文条件（例如，前期干旱期、降水持续时间和降水模式）以及降雨过程中的污染物负荷如何影响吸附剂的处理效果。另一个问题是吸附剂表面生长的微生物群落在雨水处理中所起的作用。本研究指出了在城市化过程中人们无法忽略的一个问题—雨水中携带的污染物如何进行有效处理。作者从四个角度阐述了低成本吸附剂在受污染雨水中的应用，重点提出了在其实际应用中的几个关键问题和评估方式，具有重要的现实指导意义。
图1 摘要图
本研究直击城市化进程中一个无法避免的问题—城市雨水径流中携带的污染物如何低成本且高效地解决？针对该问题，文章简要地提出了几个关于应用低成本吸附剂的关键问题和原则，并对未来的研究提出了自身见解，对后期实际运用提供了十分宝贵的建议，且具有重要的参考价值。
黄筹，男，24岁，江南大学环境与土木工程学院2019级环境工程专业硕士生，导师为李激教授，研究方向为新型磷酸盐吸附材料的开发。
http://journal.hep.com.cn/fese/EN/2095-2201/home.shtml