A high-efficiency method to deal with pollutants must be found because environmental problems are becoming more serious. Photocatalytic oxidation technology as the environmentally-friendly treatment method can completely oxidate organic pollutants into pollution-free small-molecule inorganic substances without causing secondary pollution. As a widely used photocatalyst, titanium dioxide (TiO2) can greatly improve the degradation efficiency of pollutants, but several problems are noted in its practical application. TiO2 modified by different materials has received extensive attention in the field of photocatalysis because of its excellent physical and chemical properties compared with pure TiO2. In this review, we discuss the use of different materials for TiO2 modification, highlighting recent developments in the synthesis and application of TiO2 composites using different materials. Materials discussed in the article can be divided into nonmetallic and metallic. Mechanisms of how to improve catalytic performance of TiO2 after modification are discussed, and the future development of modified TiO2 is prospected.

Climate science has focused on reducing emissions of atmospheric CH4 from paddy soils, as CH4 has stronger infrared absorption characteristics than CO2. Like cable bacteria, artificial electron snorkels (made of solid graphite rods) have been proposed in this study to provide potential remote electron acceptors for soil anaerobic metabolism to compete with methanogenic processes. A systematic investigation was conducted on the modulation of the CH4 emission dynamics by electron snorkels at different densities, as well as the associated metabolism of C/N/Fe in paddy soil. During 124 days of operation, the electron snorkels suppressed CH4 emissions by 7–31% over ten sampling periods, and the high-density setting exhibited stronger performance. The electron snorkels accelerated the early mineralization of soil organic matter, increasing the content of dissolved organic matter by 20–236%. These organics were utilized by microorganisms, where O2, NO3−, and Fe3+ acted as electron acceptors, enhancing soil alternative respiration and producing CO2. Metagenomic and 16S rRNA gene sequencing revealed that microbial abundance and diversity were increased by 4–71% in the soil bottom layer (7 cm–8 cm depth) driven by electron snorkels. Moreover, electron snorkels potentially prevented CH4 escape by either improving soil permeability or electrically stimulating the abundance of methanotrophs (e.g., Methylocystis). The ratio of methanogenic to methane-oxidizing gene abundances was reduced by 22–66% under the electron snorkels. Our results indicate that the applied electron snorkels have significant potential in enriching the soil microbial community involved in methane cycling to mitigate CH4 emissions from paddy fields.

Petroleum pollution has become a prominent global environmental problem, restricting the coordinated development of the economy and the ecological environment. Although bioremediation has the advantages of low carbon, high efficiency, and safety, the complexity and severity of the pollution makes it difficult to achieve the remediation purpose with a single bioremediation. Ecological remediation based on bioremediation can integrate carbon neutrality and ecological environmental protection, synergistically promote pollution reduction and carbon reduction, ensure the sustainability of soil and sediment to fulfil ecosystem service functions, and ultimately achieve soil health and sediment health. Therefore, the transition from bioremediation to ecological restoration is the optimal choice for environmental management and ecosystem maintenance at this stage. Here, we first analyzed the micro-removal mechanism of petroleum hydrocarbons in different bioremediation techniques and discussed the types and characteristics of different bioremediation techniques from an ecological point of view. Based on this, the necessity of bioremediation for ecological restoration was analyzed in detail. Finally, a reasonable outlook on the development of ecological remediation is given to provide theoretical support for optimizing ecological remediation of petroleum pollution.