有效管理有害的藻华，控制磷水平是至关重要的。关于利用藻类生物质，特别是蓝绿藻，开发能够从水中提取磷酸盐的材料的研究有限。最近，科学家们通过将蓝藻生物质转化为专门的材料来解决这个问题，这些材料能够去除水体中的有害磷。研究中开发的材料实现了超过99%的磷去除效率。随着额外的改进和规模化，这种方法显示出作为解决营养污染的有价值方法的潜力。
随着全球有害藻华（HABs）的传播，迫切需要对此不断升级的问题进行研究。在意大利、中国和大西洋盆地进行的调查显示，许多水体中氮与磷的比率显著上升，这突显了磷在这些藻华中的重要性。这一情况强调了改善磷管理技术以对抗有害藻华和保护我们的生态系统的必要性。
最近，创意性地将有害藻类生物质转化为有益产品（如生物塑料、生物肥料和生物燃料）的兴趣激增。研究人员开始探索将藻类生物质转换为可以帮助清理各种污染物（包括重金属、稀土元素、染料，甚至从大气中捕获CO2和有毒挥发性有机化合物）的材料。
然而，针对藻类生物质，特别是蓝藻，能生成旨在去除水中磷酸盐的材料的探索有限。
现在，来自佛罗里达大西洋大学工程与计算机科学学院的一个团队填补了这个空白，通过将蓝藻生物质（通常被视为有害废物）转化为专门设计的吸附材料，能够从水中提取有害磷。吸附材料吸引并保留分子或颗粒（如气体、液体或溶解固体）在其外表面。这与吸收材料形成对比，后者将物质深度融入其结构中。
为了创造用于去除磷酸盐的化学改性活性炭吸附剂，研究人员从佛罗里达的奥基乔比湖获取蓝藻生物质，并通过快速且能效高的微波加热过程进行处理。为了增强磷的去除，研究人员测试了用氯化铈或氯化锌改性过的吸附材料。铈是一种稀土元素组中的金属，相对丰富。这两种化合物具有多种用途，包括环境修复、工业处理和化学制造，以前的研究表明使用铈去除磷不存在健康风险。
发表在《藻类研究》杂志上的研究结果表明，用氯化铈处理的吸附剂在初始磷浓度高达每升20毫克的情况下，有效去除超过99%的磷。最有效的材料可以在短短三分钟内合成，在仅0.2克每升的污染水和30分钟的接触时间内实现90%的磷去除效率。该材料在含有自然有机物环境中也表现出强大的性能，选择性针对磷。
研究表明，改性铈的藻类基吸附剂可以通过从水中提取磷来减少有害藻华。这是有效的，因为形成了一种化合物LaPO4.H2O（铌水合物），永久性捕获磷。
研究的首席作者、佛罗里达大西洋大学土木、环境和地理信息工程系的助理教授和主任Masoud Jahandar Lashaki博士表示：“我们的结果表明，改性铈的藻类基材料可以作为大规模去除磷和预防有害藻华的有效解决方案。通过利用像藻类生物质这样可用的废物材料，加上具有强磷结合特性的铈，我们创造了一种旨在针对和减少水中过量磷的吸附剂。磷显著促进有害藻华的生长，可能导致水体毒害、生态生物损失，以及对渔业和旅游等行业的严重经济影响。”
该研究的结果突显了这种创新方法应对水质管理中最紧迫挑战的潜力。通过进一步调整和潜在的可扩展性，这项技术可能成为对抗营养污染和维护全球水生生态系统的关键。
“我们团队的研究强调了这些材料在各种浓度下去除磷的高效性。这一策略提供了一种可持续和具有成本效益的解决方案，以减轻富营养化——即过量营养物质（主要是磷）刺激湖泊、河流和沿海地区有害藻类生长的现象，”佛罗里达大西洋大学工程与计算机科学学院院长Stella Batalama博士表示。“在易受有害藻华影响的地区实施改性铈的藻类基材料，可以显著降低其发生频率，改善水质，保护生态系统，并确保人类和野生动物使用的安全水。”
研究的共同作者包括Vithulan Suthakaran，佛罗里达大西洋大学工程与计算机科学学院的土木工程师和博士生；Ryan Thomas，环境工程师和佛罗里达大西洋大学校友；Mitchell Guirard，另一名环境工程师和佛罗里达大西洋大学毕业生；以及Daniel Meeroff博士，佛罗里达大西洋大学土木、环境和地理信息工程系的教授及本科生研究院院长。
这项研究和出版是在项目INV12下开展的，得到了佛罗里达环境保护部（FDEP）的财政支持，并在蓝绿藻专项小组的指导下进行。研究团队目前正在寻求FDEP的第二阶段拨款（$590,527; INV45），以探索其提议方法的可扩展性。
