利用蛋壳废料去除尼罗河水有毒元素与微生物：创新水净化方案

《BMC Research Notes》：Eggshell waste as a bioremoval agent for potentially toxic elements/metals and microbial contaminants from raw water of the Nile River in Egypt

为解决埃及尼罗河水受潜在有毒元素 / 金属（PTEs）和微生物污染问题，研究人员开展了以蛋壳废料（ESW）为生物去除剂的研究。结果显示 ESW 对铅、镉、铁去除率较高，还能有效消除大肠杆菌。该研究为水质管理提供了新途径。

　　在埃及，尼罗河水污染问题日益严峻，严重威胁着民众的健康和生态系统的稳定。随着各类污染物不断排入尼罗河中，潜在有毒元素（PTEs）和致病微生物大量滋生。这些污染物不仅会导致人们因接触重金属而患上神经系统疾病、器官受损等慢性疾病，还可能引发由微生物污染造成的水源性疾病爆发。而传统的水处理方法成本高昂，在许多地区难以推广，因此，寻找一种环保又经济的水处理替代方案迫在眉睫。

在这样的背景下，来自埃及艾因夏姆斯大学（Ain Shams University）的研究人员开展了一项别具一格的研究。他们将目光投向了蛋壳废料（ESW），这种常见的农业副产品通常被当作垃圾处理，却有着意想不到的 “潜力”。研究人员推测，蛋壳主要由碳酸钙构成，或许能凭借其独特的性质吸附水中的重金属和微生物污染物。于是，他们围绕 ESW 能否成为去除尼罗河水 PTEs 和微生物污染物的有效生物去除剂展开了深入探究。最终，研究成果发表在《BMC Research Notes》上，为水处理领域带来了新的希望。

在这项研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们从开罗当地面包店收集 ESW，经过清洗、煮沸、烘干、粉碎等处理后备用。从尼罗河流域不同地点采集原水样本，将 ESW 加入原水样本中，在特定条件下孵育。利用扫描电子显微镜 - 能谱分析（SEM - EDX）研究 ESW 处理前后的结构特征；采用电感耦合等离子体质谱（ICP - MS）测定原水中 PTEs 的浓度；通过平板计数法对处理后的原水样本进行总细菌计数和大肠杆菌检测。

研究结果如下：

1. ESW 的物理化学特征：在处理原水前，干燥后的 ESW 呈现出层状结构，孔隙较大，未处理的 ESW 则是不规则的菱形立体结构，表面有微小孔隙。处理原水后，ESW 表面变得规则且有粘性，其基质结构在 20μm 放大倍数下发生了变化。通过 EDX 分析可知，处理前后 ESW 中氧、碳、氮等基本金属元素的质量百分比没有显著差异，但处理后多种潜在有毒元素 / 金属的含量明显增加。
2. ESW 对微生物和 PTEs 的去除效率：ESW 对铅、镉、铁的去除效率分别达到了 94.4%、64.7% 和 51.4% 。在去除微生物污染物方面，ESW 效果也十分显著。处理 2 小时后，微生物负载量显著降低；4 小时后，大肠杆菌被完全消除，且在 37℃下培养时，能抑制 70% 的微生物负载，24 小时后可完全抑制微生物生长。

研究结论和讨论部分指出，ESW 在去除尼罗河水 PTEs 和微生物污染物方面表现出色，具有作为绿色水处理剂的巨大潜力。它不仅能有效去除水中的铅、镉、铁等有害金属，还能高效杀灭大肠杆菌等微生物，展现出了吸附和消毒的双重功能。通过 SEM - EDX 分析，研究人员深入了解了 ESW 在处理前后的结构变化和吸附机制，为其进一步应用提供了理论依据。

然而，该研究也存在一定的局限性。原水中的有机物可能会干扰 ESW 的吸附能力，不同水源的有机成分差异较大，使得 ESW 的处理效果难以预测。此外，ESW 吸附位点可能会饱和，再生过程也面临挑战。不过，这些局限性为后续研究指明了方向。未来研究可以探索扩大 ESW 的应用规模，研究其对更多种类污染物的去除能力，以及与其他材料结合使用的协同效应等。这项研究为利用有机废料进行环境修复提供了新的思路，有望推动可持续水管理的发展，对改善埃及乃至全球的水质状况具有重要的参考价值。