Metal oxide-biochar composites have been used for removing pollutants from aqueous systems. In this work, optimized MgO-impregnated porous biochar was prepared using an integrated adsorption-pyrolysis method for absorption of phosphate, ammonium and organic matter (humate). Results revealed that the MgO-biochar was comprised of nano-sized MgO flakes and nanotube-like porous carbon. Mg content had significant effects on the development of the nanotube-like porous carbon structure in MgO impregnated biochar and its adsorption capacity for phosphate, ammonium and humate. The adsorption isotherms fitted by Langmuir model illustrated that the optimized adsorbent, 20% Mg-biochar, exhibited maximum adsorption capabilities of more than 398 mg/g for phosphate, 22 mg/g for ammonium, and 247 mg/g for humate, respectively. The phosphate adsorption fitted the pseudo-second-order kinetic model, while ammonium and humate adsorption were best described by the intra-particle diffusion model. The existence of Cl−, NO3−, SO42−, K+, Na+ and Ca2+ ions had no significant impacts on humate adsorption, but the presence of SO42− and Ca2+ affected the phosphate adsorption, and the presence of K+, Na+ and Ca2+ ions inhibited ammonium adsorption. Characterization of adsorbents by X-ray diffraction (XRD), field-emission scanning electron microscopy (SEM), and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) before and after treating swine wastewater revealed that struvite crystallization, electrostatic attraction, and π–π interactions contributed to the adsorption of phosphate, ammonium and humate. The results demonstrated that the optimized MgO-biochar could be employed as an effective adsorbent for the simultaneous removal and recovery of phosphate, ammonium and organic substances from nutrient-rich livestock wastewaters.

Soil contamination with heavy metals due to mining activities poses risks to ecological safety and human well-being. Limited studies have investigated heavy metal pollution due to artisanal mining. The present study focused on soil contamination and the health risk in villages in China with historical artisanal mining activities. Heavy metal levels in soils, tailings, cereal and vegetable crops were analyzed and health risk assessed. Additionally, a botany investigation was conducted to identify potential plants for further phytoremediation. The results showed that soils were highly contaminated by residual tailings and previous mining activities. Hg and Cd were the main pollutants in soils. The Hg and Pb concentrations in grains and some vegetables exceeded tolerance limits. Moreover, heavy metal contents in wheat grains were higher than those in maize grains, and leafy vegetables had high concentrations of metals. Ingestion of local grain-based food was the main sources of Hg, Cd, and Pb intake. Local residents had high chronic risks due to the intake of Hg and Pb, while their carcinogenic risk associated with Cd through inhalation was low. Three plants (Erigeron canadensis L., Digitaria ciliaris (Retz.) Koel., and Solanum nigrum L.) were identified as suitable species for phytoremediation.

This work aimed to evaluate the influence of different amounts of bentonite on nutrients transformation during pig manure composting process. The results showed that bentonite had no significant effects on compost temperature and pH changes. While, EC, moisture, OM, TN and NO3−-N were notably influenced by BT addition. The adding of BT could facilitate OM degradation, increase TKN content and decrease the C/N ratio. Increasing the proportion of bentonite in pig manure compost to reduce extractable heavy metal content is feasible. However, potherb mustard seed GI decreased with the proportion of added bentonite increasing. The results suggest that a proportion of less than 2.5% bentonite is recommended for addition to pig manure compost, and examining the additive ratio in a comprehensive waste composting project is a worthwhile direction for future research.

Abstract Background Endothelial cells (ECs) are considered more sensitive to cardiac ischemia/reperfusion (I/R) injury compared to cardiomyocytes. However, current research is mainly focused on molecular mechanisms and preventive strategies targeting cardiomyocyte I/R injury, whereas insufficient attention is placed on protecting endothelial function. Methods and Results In this study, we established an interlink among ulinastatin (UIT; a serine protease inhibitor), the kallikrein-kinin system (KKS), and EC injury in response to cardiac reperfusion for the first time, using in vitro and in vivo experiments, and bioinformatic analysis. Our data indicated that UTI affected I/R by inhibiting the activation of KKS and simultaneously down-regulating both bradykinin receptor 1 (Bdkrb1) and bradykinin receptor 2 (Bdkrb2) related signaling such as extracellularsignal–regulated kinase (ERK)/inducible nitric oxide synthase (iNOS) and vascular endothelial growth factor (VEGF)/endothelial nitric oxide synthase (eNOS), thereby reducing infarct size, attenuating inflammation and edema, and improving cardiac function and mortality. Interestingly, UIT significantly suppressed KLK1 activity but did not down-regulate the KKS in normal conditions, suggesting inhibition of KLK1 might be the crucial mechanism for UIT-induced cardioprotection in reperfusion injury. Moreover, knockdown of Bdkrb1 in reperfusion-induced cardiac endothelial cells (MCECs) injury significantly prevented ERK translocation into the nucleus, reducing apoptosis, junction disruption, and expression levels of cytokines, whereas Bdkrb2 deletion could not protect MCECs against I/R injury. Conclusions Our findings imply that inhibition of KLK1/Bdkrb1 is a critical target for UIT in the treatment of reperfusion-induced cardiac endothelial inflammation, apoptosis, and leakage and might be a potential therapeutic strategy for cardiac reperfusion injury.

Hydrochar, the primary product of hydrothermal carbonization (HTC) of wet organic waste, is recognized as a versatile, carbon-abundant material with diverse applications. However, optimizing its performance for specific uses remains challenging. Therefore, this study introduced a co-HTC process involving carbon-rich lignocellulosic materials and ash-rich livestock manure [i.e., Zanthoxylum bungeanum branch residue (ZB) and swine manure (SM), respectively]. The impacts of HTC temperature (i.e., 180 °C, 220 °C, and 240 °C) and mass ratios (i.e., 1:0, 7:3, 5:5, 3:7, and 0:1) on hydrochar properties (e.g., pH, EC, nutrient contents, heavy metal content and availability, chemical stability, etc) and the characteristics of process water were evaluated. Results reveal that co-HTC dramatically improved the quality of hydrochars compared with that derived from a single feedstock. Notably, the ZB:SM ratio had a more substantial impact on total nutrient content, carbon stability, and heavy metal accumulation and mobility. Additionally, the synergistic effects of ZB and SM were greatly dependent on the HTC temperature. By adjusting the feedstock mass ratio and HTC temperature, a highly-functionalized hydrochar can be produced. For example, hydrochars produced at 240 °C with a 7:3 ZB to SM ratio (HC240-7) is optimal for degraded soil amendment, enhancing carbon sequestration and nutrient supplementation. Results from this study could provide valuable insights for improving waste management through HTC and expanding the environmental and agricultural application of hydrochar.