科学家构建低碳可持续水处理新范式

华东理工大学教授邢明阳、特聘副研究员姜越团队构建了高级氧化过程低碳转型的多层次理论框架，为水处理技术从效率优先迈向低碳可持续提供了系统性路线图。相关研究成果近日发表于《自然-水》。 高级氧化技术（AOPs）是保障水资源安全的关键手段，可通过产生活性氧物种（ROS）矿化有机污染物，目前已将污染物去除效率推向催化动力学的理论极限。然而，污染物浓度降至痕量后，ROS利用效率急剧下降，同时维持更高去除率所需的化学药剂和能量投入却呈指数级增长。

高级氧化技术从效率最大化到低碳与可持续性设计。研究团队供图 基于此，研究团队提出，未来AOPs应在催化性能、碳排放强度、资源效率、能源自给和物质循环经济之间寻求系统性的平衡优化。文章围绕最小化化学品消耗、优化能量输入、固体废物高值化三大可持续核心支柱，构建了从原子级催化剂设计、系统级水力旋流过程强化，再到人工智能驱动精准控药与能耗优化的多尺度工程路线图，将分散的材料创新、反应器设计、数字化技术串联为目标一致的有机整体。

文章首次打破传统“唯去除效率论”的评价体系，提出将全生命周期评价、技术经济分析、生态毒理安全、长期运行稳定性等指标纳入技术考核标准，从根源上扭转行业发展导向，推动水处理从传统的“资源消耗型末端治理设施”，向“能源/资源回收与碳管理综合枢纽”转型，为全球水-能源-碳协同治理提供了系统化的方案。