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河流、湖泊和其他水道的磷酸鹽汙染已經達到了危險的程度，導致藻類大量繁殖，使魚類和水生植物缺氧。同時，全世界的農(nong) 民正在接受磷酸鹽肥料儲(chu) 備不斷減少的事實，這些肥料施用於(yu) 世界上一半的食物類作物。
受芝加哥附近許多水體(ti) 的啟發，西北大學領導的一個(ge) 團隊已經開發出一種方法，從(cong) 被汙染的水域中反複清除和重新使用磷酸鹽。研究人員將這一發展比作汙染修複的"瑞士軍(jun) 刀"，因為(wei) 他們(men) 研發了一種膜來吸收並隨後釋放汙染物。這項研究將於(yu) 2021年5月31日發表在《美國國家科學院院刊》上。
磷是世界糧食係統和地球上所有生命的基礎。地球上的每一個(ge) 生物體(ti) 都需要它：磷存在於(yu) 細胞膜、DNA的支架和我們(men) 的骨骼中。雖然其他關(guan) 鍵元素如氧氣和氮氣可以在大氣中找到，但磷卻沒有類似的元素。小部分可用的磷來自於(yu) 地殼，需要幾千年甚至幾百萬(wan) 年才能風化掉。而磷礦場正在開采殆盡。
鑒於(yu) 這種不可再生自然資源的短缺，令人悲哀的是，我們(men) 的許多湖泊正在遭受一種被稱為(wei) 富營養(yang) 化的過程，當太多的營養(yang) 物質進入一個(ge) 自然水源時，就會(hui) 發生富營養(yang) 化。隨著磷酸鹽和其他礦物質的積累，水生植物和藻類變得過於(yu) 密集，耗盡水中的氧氣，並最終殺死水生生物。
人類過去更多的是重複使用磷酸鹽，現在我們(men) 隻是把它從(cong) 地下拉出來，使用一次，用完後就把它衝(chong) 進水源裏。所以，這是一個(ge) 汙染問題，一個(ge) 可持續發展問題，也是一個(ge) 循環經濟問題。傳(chuan) 統上，生態學家和工程師已經製定了策略，通過消除水源中的磷酸鹽來解決(jue) 日益嚴(yan) 重的環境和公共健康問題。直到最近，重點才從(cong) 消除磷酸鹽轉移到回收磷酸鹽。
現在美國西北大學研究團隊開發了磷酸鹽消除和恢複輕量級（PEARL）膜，它是一種多孔的柔性基質，可以選擇性地從(cong) 汙染的水中分離出高達99%的磷酸鹽離子。PEARL膜上塗有與(yu) 磷酸鹽結合的納米結構，可以通過控製pH值來調整，以吸收或釋放營養(yang) 物質，從(cong) 而實現磷酸鹽回收和膜的多次循環使用。
目前去除磷酸鹽的方法是基於(yu) 複雜、冗長、多步驟的方法。它們(men) 中的大多數在去除過程中也不回收磷酸鹽，最終產(chan) 生大量的物理廢物。PEARL膜提供了一個(ge) 簡單的一步法來去除磷酸鹽，同時有效地回收磷酸鹽。它還可以重複使用，不產(chan) 生任何物理廢物。
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