编辑精选:农业环境与可持续发展 Engineering

废水回用已成为应对全球水资源短缺的重要手段。然而，复合污垢对废水供水系统构成了重大挑战。本研究探索了利用纳米气泡（NBs）控制复合污垢的新方法，研究了三种类型NBs（氧气、氮气和氦气）、六种氧气NBs浓度以及两种模式（预防和去除）对复合污垢的控制效应。结果显示，与未采用NBs组相比，NBs有效地减轻了复合污垢，包括生物污垢、无机结垢和颗粒污垢。具体而言，NBs的自坍缩产生了羟基自由基，它可氧化废水中的有机物并灭杀微生物。NBs的负电荷表面将CaCO₃的结晶形态从方解石转变为较疏松的文石，减少了离子沉淀的可能性。此外，NBs可充当污水中颗粒之间的气体“桥梁”，增强了将颗粒从废水中去除的能力。尽管氧气NBs具有比氮气和氦气NBs更强的防污能力，但低浓度（约5%）的氧气NBs增加了污垢总量。此外，虽然NBs抑制了污垢的生长，但它难以去除已经附着的污垢。本研究结果表明NBs的应用将解决各种废水供水系统的污垢问题，以应对全球水资源短缺的挑战。

本文证明了原生土壤作为天然接种微生物源，利用碳链延长（CE）途径合成正己酸的可行性及有效性，这为探究土壤的厌氧过程提供了新的视角。研究选用了5种类型的土壤进行CE试验，结果表明，在高浓度乙醇和乙酸培养条件下，所有供测试的原生土壤均表现了不同的CE活性，这代表其可作为用于正己酸生产的理想的微生物来源。结果表明，与接种厌氧污泥和窖泥相比，原生土壤CE体系表现出更高的正己酸选择度（60.53%）、特异性（82.32%）、碳分布（60.00%）、电子转移效率（165.00%）和电导率（0.59 mS/cm）。动力学分析进一步证明了土壤CE在缩短迟滞期和提高产量方面的优势。微生物分析则证明了Pseudomonas、Azotobacter、Clostridium和正己酸产量之间的正相关关系。此外，宏基因组学通过分析功能基因在关键微生物中的高丰度值表达，洞悉了土壤微生物源在合成正己酸的相关途径中的关键作用，包括CO₂的原位利用、乙醇氧化、脂肪酸生物合成（FAB）和逆β氧化（RBO）。其中，FAB和RBO中的功能单元与Pseudomonas、Clostridium、Rhodococcus、Stenotrophomonas和Geobacter等具有相关性，这表明此类微生物属可能参与或协同作用于土壤中的CE过程。综上所述，这种创新的接种策略为正己酸生产提供了高效的微生物来源，指出了在厌氧土壤微生态学中考虑CE活性的重要性，并探究了土壤微生物在经济和环境效益方面的潜在作用。

过去几十年来，生命科学和生物技术的显著进步，促使政策制定者日益将生物经济视为应对粮食安全、医疗卫生、资源约束、环境保护和气候变化等全球性挑战的关键战略。实现碳中和一直是目标之一。实现碳中和需要可靠的方法。本文就如何改进对生物经济在可持续发展方面贡献的监测与衡量，提出了一些看法。

随着全球粮食安全问题日益加剧，城市食物系统的可持续转型变得愈发紧迫。鱼菜共生系统作为一种创新的循环农业模式，通过协调食物、水和能源（FWE）的耦合作用，为塑造具有韧性的可食用城市提供了切实可行的路径。本研究构建了FWE耦合视角下城市农业可持续性评估框架，并以北京市为案例，对屋顶鱼菜共生（RA）、地面鱼菜共生（GA）与传统温室农业（TG）开展了对比分析。研究表明，在生产环节，城市鱼菜共生系统相较于TG可节约42%~44%的用水量，但能源消耗和碳排放分别增加了2.3~3倍和1.1~2.1倍；而在流通环节，鱼菜共生系统能减少14%~44%的能源、水和碳足迹。通过综合运用可再生能源供电、优化鱼饲料配方、改进基建材料和加强资源循环利用等措施，鱼菜共生系统的生产环节能耗与碳排放可降低80%~85%。如果充分利用北京市内155 km²的RA和GA潜力空间，城市蔬菜自给率可提升15%，同时规避上游食物供应链中82%的能源、水和碳足迹。本研究通过深入挖掘城市屋顶与地面鱼菜共生的协同开发潜力，为提升可食用城市的韧性水平、推动城市农业可持续转型提供了决策支持。