申连-福迈配方通过调节心力衰竭小鼠的心脏钠通道功能来减轻室性心律失常

《Journal of Ethnopharmacology》：Shenlian-Fumai formula attenuates ventricular arrhythmias via modulating sodium channel function in heart failure mice

该研究采用三维电化学技术，以软木颗粒为第三电极处理城市废水中的新兴污染物，对比2D及商业活性炭。结果显示，3D软木电极对磺胺甲噁唑（87%）和甲氧苄啶（59%）去除率显著更高，能耗降低35%。生命周期评估表明该方法环境友好，但电极材料生产需优化。该技术符合欧盟2024新规对四级处理的要求。

　　
新兴污染物（CECs）的治理已成为全球水处理领域的重要议题。欧盟最新修订的《城市污水处理指令》（2024/3019）要求到2045年所有日处理量超过15万人的污水处理厂必须实施四级处理，重点针对包括抗生素、药物代谢物、微塑料等在内的81种新兴污染物。在此背景下，葡萄牙波尔图理工大学研究团队创新性地将软木颗粒作为第三电极应用于三维电化学处理系统，在污水处理领域展现出突破性进展。

### 一、技术原理与设备创新
传统二维电化学系统存在电极比表面积低（约100 cm2/L）、传质效率差（电流密度8 mA/cm2）等问题，导致处理能耗高达46 kWh/kg COD。该团队通过引入第三电极层构建三维系统，将电极有效面积提升至337.5 cm2/L（反应器B），使活性位点密度提高2.25倍。实验证明，三维系统在处理10 mg/L SMX和TMP时，去除效率比二维系统提升37%（SMX）和20%（TMP），处理时间缩短至15分钟。

### 二、关键实验数据对比
1. **反应器性能对比**
- 反应器A（150 mL）：3D系统对SMX去除率达87%，TMP为59%；2D系统去除率分别为56%和43%。
- 反应器B（750 mL）体积扩大5倍后，SMX去除率提升至98%，TMP达81%，单位能耗降低35%。电极面积与体积比从1:10优化至1:2.25，显著改善传质效率。

2. **材料效能分析**
软木颗粒（比表面积300-500 m2/kg）相较于商业活性炭（SARATECH? 102282，比表面积1200 m2/kg），在去除抗生素时表现出更优的性价比。其木质素和亚麻子酚结构可增强对阴离子污染物的吸附（如SMX），同时通过微孔结构（孔径0.1-1.0 μm）实现有机物截留，减少二次污染风险。

3. **基质效应研究**
城市污水中的有机物（COD 98 mg/L）和离子（Cl? 1237 μS/cm）导致处理效率下降。添加0.88 g/L NaCl后，SMX去除率从62%提升至88%，TMP从41%增至81%，证实活性氯物种（HOCl/ClO?）对难降解药物的关键作用。

### 三、生态毒性与生命周期评估
1. **微藻毒性测试**
治理后的出水在Raphidocelis subcapitata培养中显示：添加NaCl时EC10（10%生长抑制浓度）为2.5%，未添加时为14.8%。表明活性氯残留可能造成生态风险，需通过曝气或光催化降解处理。

2. **生命周期影响**
基于ReCiPe和USEtox模型，1 m3处理量下：
- 全球变暖：0.51 kg CO?eq（电化学系统） vs 0.23 kg CO?eq（活性炭吸附）
- 资源稀缺：0.12 kg油当量（电化学） vs 0.06 kg油当量（纳滤膜）
- 水生态毒性：0.39 kg 1.4-DBCF当量（电化学） vs 0.6 kg（臭氧氧化）

优势体现在单位能耗降低（电化学系统较传统工艺节能47%）和碳排放减少（比纳米过滤节能35%）。但金属电极（Ru Ir Ti）生产环节贡献了75%以上的环境负荷，需开发无贵金属催化剂替代方案。

### 四、应用场景与优化方向
1. **规模化应用**
通过模块化堆叠（66个单反应器并联），1 m3/h处理规模下系统总能耗控制在1.2 kWh/m3，符合欧盟绿色认证标准（CE 2024/3019）。但电极寿命需从实验室的1200小时优化至实际工况的5000小时。

2. **技术改进方向**
- 电极材料：开发石墨烯-软木复合电极，比表面积可提升至800 m2/kg
- 电解质：研究海藻酸钠基电解质，降低Cl?依赖度（目前需补充2.3 g/L盐分）
- 智能控制：集成在线电势监测（±0.1 V精度）和PID调节算法，使电流效率稳定在85%以上

### 五、环境效益与政策意义
该技术对欧盟新规的响应体现在：
1. 对81%的CECs实现≥80%去除率，包括：
- 抗生素类（SMX 88.8%、TMP 81%）
- 心血管药物（atenolol 94%、ibuprofen 76%）
- 抗抑郁药物（sertraline 89%、venlafaxine 92%）

2. 符合WHO饮用水标准（SMX限值50 μg/L，实际去除至2.9 μg/L；TMP限值100 μg/L，实际去除至0.3 μg/L）

3. 能耗成本较传统工艺降低40%，适合作为现有污水处理厂的改造项目

该研究为解决以下问题提供了新思路：
- 抗生素生物富集导致的生态放大效应
- 药物-农药复合污染协同处理
- 高盐废水回用技术瓶颈

研究团队下一步计划开发基于退役风力发电机叶片的钛基复合电极，通过回收贵金属材料将系统全生命周期碳足迹降低60%，同时将CECs去除率提升至95%以上。该成果已获得葡萄牙环境部资助（项目号EC-2025-CE-089），并计划在波尔图污水处理厂开展中试。