《ACS ES&T Engineering》：Foundations and Frontiers in Environmental Engineering: A Collection of Reviews & Perspectives
编辑推荐：
环境工程领域近期综述与观点文章集展示了水处理平台化、生物电化学融合、多污染物治理等七个主题，强调跨学科整合、材料创新及数据驱动设计，提出通过系统级优化降低环境影响并提升技术可靠性。
在过去的几年中，随着人工智能工具的普及和易用性，整个出版领域的综述和观点文章数量激增（
(1?3)）。然而，在这种不断增长的文章量中，精心撰写、经过严格审核的综合文章仍然是研究人员在快速发展的领域中寻求清晰性、连贯性和方向的不可或缺的参考依据。在这种环境下，精心策划的文献精选工作至关重要。这个名为《基础与前沿》的虚拟合集旨在每两年出版一次，收录了过去两年发表在《ACS ES&T Engineering》（
ACS ES&TE）上的综述和观点文章。由于《ACS ES&TE》上的所有综述和观点文章要么是经过编辑委托撰写的，要么是通过预提交提案筛选后产生的，因此这里汇集的文章代表了经过期刊编辑团队判断的、可信的高质量技术发展概览。
为了便于读者浏览，我们将文章按照与《ACS ES&TE》及更广泛的环境工程实践相关的主题进行了分类。这些类别包括水、空气和能源界面；膜分离技术；环境生物技术和电化学过程；材料与吸附剂；基础设施与腐蚀；以及跨领域的数据/人工智能应用。这种分类既足够广泛以涵盖各种研究方向，又足够具体以引导读者了解相关的方法、平台和应用。下面我们简要介绍该合集中的一些亮点内容。
### （1）水处理正变得越来越以平台为中心
在水处理领域，研究越来越侧重于各种技术平台。例如，围绕膜分离技术和先进氧化、光催化技术形成了明显的研究集群，涉及的主题包括可持续膜材料制备（
10.1021/acsestengg.5c00282）、盐水/反渗透浓缩液管理及零液体排放（ZLD）集成（
10.1021/acsestengg.5c00536）、跨应用膜性能评估框架（
10.1021/acsestengg.3c00475），以及光子驱动和电子驱动的氧化过程（如等离子体系统
10.1021/acsestengg.3c00539和g-C?N?工程
10.1021/acsestengg.5c00352）。这些研究共同揭示了系统层面的权衡因素，如材料的可持续性、污染/腐蚀限制，以及分离技术与销毁技术的最佳匹配方案。
### （2）生物学与电化学正在融合
一个显著的趋势是生物学与电化学的日益融合。相关综述涵盖了环境生物技术与群体感应（
10.1021/acsestengg.4c00657）、Feammox工艺（
10.1021/acsestengg.4c00525）、耐盐生物过程（
10.1021/acsestengg.5c00456），以及生物电化学/电化学工程与微生物燃料电池（
10.1021/acsestengg.3c00512）、细胞外电子传输（EET）（
10.1021/acsestengg.4c00077）、用于饮用水再利用的电化学方法（
10.1021/acsestengg.5c00890）和微生物电化学系统（
10.1021/acsestengg.4c00586）。这种融合的核心在于将氧化还原控制与生物功能相结合，以实现选择性转化、提高能源效率并实现资源回收，从而重塑我们对工程系统性能提升的认知。
### （3）空气质量研究正从单一污染物转向多污染物问题
关于催化减排的综述涵盖了烹饪油烟雾中的挥发性有机化合物（VOCs）
10.1021/acsestengg.4c00671、化工工业排放中的NO?/N?O/NH?
10.1021/acsestengg.5c00384和工业废气
10.1021/acsestengg.5c00159，以及这些污染物之间的相互作用和系统的耐久性。研究重点逐渐转向能够在实际应用环境中保持性能的材料（
10.1021/acsestengg.4c00355）、日常人类生活环境以及室内空气净化系统（
10.1021/acsestengg.4c00460）。
### （4）材料是提升性能和实现循环经济的关键
在许多领域中，材料都被视为提升系统性能和实现循环经济的关键因素。从无机量子点
10.1021/acsestengg.5c00232、生物炭
10.1021/acsestengg.3c00605和零价铁
10.1021/acsestengg.4c00556，到新型PFAS吸附剂
10.1021/acsestengg.5c00036以及用于放射性核素富集和分离的有机聚合物
10.1021/acsestengg.3c00543，材料不仅作为去除介质发挥作用，还促进了资源的循环利用（如磷
10.1021/acsestengg.4c00307、挥发性化合物和热量的回收
10.1021/acsestengg.4c00144），同时符合低溶剂、低废弃物的制造策略
10.1021/acsestengg.5c00282。
### （5）水基础设施和可靠性成为研究焦点
关于饮用水分配系统中不锈钢腐蚀（
10.1021/acsestengg.5c00260）和纳米尺度腐蚀机制（
10.1021/acsestengg.5c00198）的综述强调了材料耐久性与公共健康之间的直接联系，提醒我们工程决策对水质具有长期影响。
### （6）能源与气候的耦合日益明显
能源与气候的整合是另一个日益重要的研究方向。关于甲烷利用（
10.1021/acsestengg.4c00700）和直接空气捕集与可再生能源结合（
10.1021/acsestengg.5c00184的综述表明，过程工程与碳管理之间的对话正在成熟。问题不再仅仅是“这种方法是否可行？”而是“它如何与电网、系统变异性和成本相适应？”
### （7）数据驱动的设计正在逐步扩大应用规模
数据驱动的设计正在以有意义且可测量的方式得到应用。例如，在城市排水系统韧性（
10.1021/acsestengg.5c00700）和端到端材料设计（
10.1021/acsestengg.4c00267）方面的新兴研究表明，基于数据的流程控制和材料发现能够加速技术部署。同时，也凸显了数据质量、可解释性和安全性的持续需求。
在这些多样化的研究中，有几个共同的见解：通过整合各种技术（如分离技术与电化学或光化学方法的结合）来减少化学投入和环境影响。在实际操作中，需要使用适用于混合介质、变化负荷以及污染或腐蚀条件的催化剂和膜材料。一种积极利用资源的心态将废弃物视为价值来源，并从一开始就考虑技术经济性和生命周期因素。基于数据驱动的可靠性，借助可解释的人工智能/机器学习工具，可以在关键的水和空气系统中实现可靠的自主运行。同时，关注耐久性、可扩展性、认证和法规合规性（从PFAS控制到基础设施韧性）有助于缩短从实验室研究到实际应用的距离。
建议读者从与自己兴趣最相关的主题类别开始阅读，并探索相关领域，以发现可迁移的机制和见解。例如，可以将细胞外电子传输的技术应用于电化学再利用系统，或者利用膜驱动力的概念来改进气体分离过程。该合集的目标是缩短从文献研究到实际应用的路径，为研究规划、试点设计、技术开发和课堂教学提供支持。
