AI引导的3D打印吸附剂：用海藻和镧清洁水道，阻止藻类暴发

8月6日，佛罗里达大西洋大学宣布，该校的一个研究团队获得了美国环境保护署墨西哥湾分部颁发的800,475美元资助，用于开发一项防止有害藻华生长的技术。

光看名字就能猜到，有害藻华是有害的，它们是美国各地湖泊、河流和沿海水域面临的常见威胁。

它们使饮用水供应面临风险，耗尽鱼类和其他水生生物生存所需的氧气，并产生对公众健康构成危险的毒素。

更重要的是，这种破坏对依赖这些水源发展旅游业和休闲产业的地方经济造成了负面影响。

这个为期三年、于7月启动的项目，将致力于去除水中的磷，磷正是有害藻华的关键驱动因素。

过量的磷通过农业径流、废水、失效的化粪池系统和城市雨水进入水体，可能导致藻类「爆炸式」生长。

奥基乔比湖是佛罗里达州最重要的淡水资源之一，多年来一直饱受有害藻华困扰，其诱因正是不断升高的营养盐水平。

由于该湖位于墨西哥湾流域的源头，向下游流动的磷影响了众多河流、河口和沿海生态系统。

因此，减少湖中的营养物质至关重要，这将改善整个地区的水质。

现在大规模除磷方法往往成本高昂、浪费严重且对环境构成挑战。

化学处理会产生大量污泥，而生物解决方案则需要严格控制条件，这在自然水体中难以实现。

佛罗里达大西洋大学团队正在用一种创新方法攻克这一难题，3D打印由镧和天然丰富的马尾藻制成的耐久、可回收结构。

虽然镧能有效捕获磷，但标准处理方法是将其以细粉形式使用，这些粉末会沉降到湖泊沉积物中并缓慢渗入生态系统。

通过将镧结合到坚固、可回收的马尾藻基材中，该团队在利用藻类实现更可持续解决方案的同时，最大程度减少了化学物质流失。

「这项资助为我们提供了一个激动人心的机会，去改变我们应对有害藻华最顽固诱因之一的方式，」首席研究员、佛罗里达大西洋大学土木、环境与测绘工程系副教授马苏德·贾汉达尔·拉沙基博士（Masoud Jahandar Lashaki）表示。

「通过将可持续的3D打印材料与人工智能的力量相结合，我们可以开发出一种更智能、更有效且对环境更负责任的解决方案，从水道中去除磷。这笔资金使我们能够加速该技术的开发和现场测试，同时创建一个最终能惠及佛罗里达以外更广大淡水生态系统的模板。」

该团队将利用人工智能支持项目的多个方面。

他们会先用AI快速识别最有效的吸附剂配方。

等结构打印出来后，再使用AI确定部署这些结构的最优位置。

结合环境监测数据（包括土地利用、天气模式、肥料施用、畜牧作业和化粪池系统等信息），他们将能够预测在哪里去除磷能对预防有害藻华产生最大影响。

测试将在奥基乔比湖进行，研究人员将监测水质和水体透明度的改善情况，以及有害藻华的减少程度。

团队将通过现场采样、公开环境数据和无人机收集这些数据。

最终数据集将通过美国环保署的水质交换系统共享，以帮助其他社区采用类似方法。

该技术旨在具有可扩展性和可移植性，可应用于全球面临类似营养盐污染问题的湖泊、水库和流域。

该项目题为「AI引导的3D打印吸附剂用于磷酸盐去除」，由首席研究员、佛罗里达大西洋大学土木、环境与测绘工程系副教授拉沙基博士领导。

共同首席研究员为佛罗里达大西洋大学土木、环境与测绘工程系的助理教授刘亚兰博士（Yalan Liu）和助理教授穆罕默德·阿卜杜勒拉特夫博士（Mohammed Abdellatef）。

凯斯西储大学的张慧春博士（Huichun (Judy) Zhang）将担任该项目的子奖项获得者。