论文部分内容阅读
科技兴农，长久以来，农业都是一个国家生存的根基，但在为农业发展不断注入科技因素的同时，我国每年产生的农业废弃物也在不断增加，大量的农作物秸秆和畜禽粪便得不到充分利用，由此而产生的环境污染问题已严重影响到我国生态环境的安全，也引起了科研工作者的广泛关注。
有时候，换一种思路，也许会发现许多新的机会。既然大量农业废弃物的产生不可避免，何不利用这些废弃物来改善生态环境呢？这正是中国农业大学资源与环境学院副教授张涛每日都在思考的问题。多年来，他一直在农业废弃物处理与资源化方面不断探索，重点针对秸秆、粪污等农业废弃物资源的利用进行研究，试图解开农业污染的难题。
换一种心境 兴趣使然投身科研
提起和废弃物处理与资源化的结缘，张涛直言是源于兴趣，这份因兴趣而结缘的工作也给予张涛在科研道路上最好的回馈。长期以来，一直重复着同样研究工作的张涛丝毫没有感到枯燥，他每日所思所想的是如何在研究上以求精进，向往的是怎样才能在科研中有所进步。也许没有人知道巅峰在哪，但在张涛看来，只要他一直努力向上，总会有达到巅峰的那一刻，他也为此甘愿一生投身于农业废弃物资源利用的研究中。
积土为山，积水为海，科研对于张涛而言，犹如无底洞，是一个由量变引起质变的过程，在探索和开发无数科学奥秘的道路上，他一直脚踏实地，从未动摇过自己的决心。带着这份执着，张涛在南京工业大学环境工程专业开启了自己科学之旅，随着对专业学习的深入，他愈发感到心有余而力不足，意识到自己需要学习的还有很多。于是，本科毕业后，张涛选择到南京大学环境学院，师从我国著名环境工程专家任洪强教授，攻读环境工程专业博士学位，对环境科学与工程领域进行了较为深入与系统的学习。
科学就是如此，了解得越多就越感兴趣，2011年获得博士学位的张涛选择到中国农业大学资源与环境学院任教。之所以选择中国农业大学，张涛表示一是看重学校良好的研究平台，二是能够与许多优秀的同行一起工作，对他来说更是一种激励。
刚刚走出校园，成为一名老师，张涛还没有完全适应角色的转换，但在教学中，自诩为“新手”的张涛，也有自己的小窍门，这其中就不得不提到对他教学理念影响至深的Bruce Rittmann教授。在美国亚利桑那州立大学访学期间，这位年近70岁的教授仍然坚持在科研和教学第一线，每次上课也总是去得最早走得最晚的那一个。尤其令张涛难以忘怀的是，初来乍到，正当他为遇到的研究难题苦思冥想之际，是这位老先生循序渐进地引导他走出困境，并手把手教他怎样解决问题。“老师对待学生就像对待自己的孩子一样。”张涛感慨道。这种在科研和教学上的“亲力亲为”，张涛也延续到自己的教学过程中。此外，张涛表示他希望学生一定要选择适合自己的研究方向，更要明白学习的重要性，注重学习中的微小细节，随时随地都要保有一颗善于学习的心。
随着时间的推移，张涛这颗善于学习的心也渐渐发生转变，他从研究层面出发，发现国家的发展与进步是需要多种工业化技术与先进智慧工程相伴的，一种先进的科学理念往往会引领一个全新的研究方向发展。因此，抛开教师身份，身为一名科研工作者，张涛时刻以身作则，随时准备奔赴下一个科学战场。
换一种方法 粪污安全利用获突破
张涛发现养殖业这个科学战场，在悄然发生着翻天覆地的变化。如今，养殖业不再秉持以往一贯的“外延扩大”、“争地盘”和“壮块头”等经营思路，而是抛弃外在，转向培养内在，向以“强化内涵”为主的经营思路，也就是集约化养殖靠拢。
目前，畜禽养殖污染已成为我国农业污染的首要来源。该如何处理这些畜禽养殖粪便呢？张涛决定找到一种新的处理方法。为此，从2016年开始，他便全心投入到国家重点研发计划项目“粪水与沼渣沼液有害物质控制与农田安全利用关键技术研究”的研究中，并取得了阶段性胜利。
通常，粪水、沼液沼渣中都含有超标的Cu、Zn等重金属元素和大量养分磷元素。张涛与团队决定采用热水解技术对粪水及沼液沼渣中的磷元素进行高效释放活化，以此来研究磷元素形态转化与重金属沉淀分离过程中的关键调控技术参数。他们采用鸟粪石技术来肥料化液相盈余磷素，以便对磷素肥料化过程中的热动力学边界条件与过程控制参数进行研究。他还采用了主成分分析法建立养分平衡数学模型，对处理后粪水与沼液沼渣养分有效性的优化机制进行预测。
取得的系列研究成果显著降低了粪水与沼渣沼液中潜在的抗生素、重金属扩散的生态风险，畜禽粪便等生物肥料的总体安全性也明显提高。张涛提到，这不仅对养殖业意义重大，未来还会在高端蔬菜花卉生产、室内园艺作物的栽培等产业方面有广阔的应用前景。
换一种途径 农业废弃物资源新升级
处理农业废弃物，是否该换一种新的途径来解决呢？据前期经验所得，在猪粪堆肥过程中，NH3损失的量占据总损失原料的30%～50%，而CO2和CH4损失的碳量可高达66.7%，这些元素的损失机理、途径和原位控制是什么呢？这急需得到进一步研究。
在我国好氧转化研究中，堆肥物料的矿化和腐殖化过程是其研究重点。虽然目前已经构建了一部分堆肥腐熟度评价指标，但张涛认为，过去单一的评价指标已经显得有些“力不从心”，将化学指标和生物学指标进行结合来评价腐熟度才是今后发展的趋势，而难点就在于一些难培养的微生物无法通过分离培养法筛选农业废弃物降解菌株而获得。
为此，在2017年“农业面源和重金属污染农田綜合防治与修复技术研发”国家重点研发计划申报指南中，张涛就其中一个研究方向“农业废弃物资源化利用机制”的基础上，开展了对“农业废弃物生物转化机制与腐熟特征研究”项目的研究。
他在元素分析、光谱分析、质谱分析技术的研究基础上，将其与核磁共振、电子顺磁共振、热解质谱和同步辐射联用等技术相结合，分别从分子和离子尺度来研究农业废弃物生物转化过程与稳定化和发芽率之间的指数关系，探讨了多元物料生物转化过程中分子与离子的生物毒性本质与机理，在理论上获得一定的创新。此外，他还带领团队系统研究了外源和内源添加材料对稳定化和生物毒性的调控机制，在技术层面上明确了多元物料农业废弃物生物转化、稳定化的调控方向和调控途径。
项目取得的成果将会有助于突破长久以来农业有机废弃物等农田污染物全方位防治与修复关键技术上的瓶颈，有望实现对农业废弃物进行资源化利用的目的。这种变“废”为“宝”的新途径，也将有助于促进我国农业有机废弃物无害化消纳利用率达到95%的目标，大大减少由农业废弃物造成的环境污染，并获得良好的社会和生态效益。
岁月更迭，科研一直是张涛心中执着的信仰，未来，他仍会在废弃物处理与资源化研究的道路上，从容不迫，直面挑战。
有时候，换一种思路，也许会发现许多新的机会。既然大量农业废弃物的产生不可避免，何不利用这些废弃物来改善生态环境呢？这正是中国农业大学资源与环境学院副教授张涛每日都在思考的问题。多年来，他一直在农业废弃物处理与资源化方面不断探索，重点针对秸秆、粪污等农业废弃物资源的利用进行研究，试图解开农业污染的难题。
换一种心境 兴趣使然投身科研
提起和废弃物处理与资源化的结缘，张涛直言是源于兴趣，这份因兴趣而结缘的工作也给予张涛在科研道路上最好的回馈。长期以来，一直重复着同样研究工作的张涛丝毫没有感到枯燥，他每日所思所想的是如何在研究上以求精进，向往的是怎样才能在科研中有所进步。也许没有人知道巅峰在哪，但在张涛看来，只要他一直努力向上，总会有达到巅峰的那一刻，他也为此甘愿一生投身于农业废弃物资源利用的研究中。
积土为山，积水为海，科研对于张涛而言，犹如无底洞，是一个由量变引起质变的过程，在探索和开发无数科学奥秘的道路上，他一直脚踏实地，从未动摇过自己的决心。带着这份执着，张涛在南京工业大学环境工程专业开启了自己科学之旅，随着对专业学习的深入，他愈发感到心有余而力不足，意识到自己需要学习的还有很多。于是，本科毕业后，张涛选择到南京大学环境学院，师从我国著名环境工程专家任洪强教授，攻读环境工程专业博士学位，对环境科学与工程领域进行了较为深入与系统的学习。
科学就是如此，了解得越多就越感兴趣，2011年获得博士学位的张涛选择到中国农业大学资源与环境学院任教。之所以选择中国农业大学，张涛表示一是看重学校良好的研究平台，二是能够与许多优秀的同行一起工作，对他来说更是一种激励。
刚刚走出校园，成为一名老师，张涛还没有完全适应角色的转换，但在教学中，自诩为“新手”的张涛，也有自己的小窍门，这其中就不得不提到对他教学理念影响至深的Bruce Rittmann教授。在美国亚利桑那州立大学访学期间，这位年近70岁的教授仍然坚持在科研和教学第一线，每次上课也总是去得最早走得最晚的那一个。尤其令张涛难以忘怀的是，初来乍到，正当他为遇到的研究难题苦思冥想之际，是这位老先生循序渐进地引导他走出困境，并手把手教他怎样解决问题。“老师对待学生就像对待自己的孩子一样。”张涛感慨道。这种在科研和教学上的“亲力亲为”，张涛也延续到自己的教学过程中。此外，张涛表示他希望学生一定要选择适合自己的研究方向，更要明白学习的重要性，注重学习中的微小细节，随时随地都要保有一颗善于学习的心。
随着时间的推移，张涛这颗善于学习的心也渐渐发生转变，他从研究层面出发，发现国家的发展与进步是需要多种工业化技术与先进智慧工程相伴的，一种先进的科学理念往往会引领一个全新的研究方向发展。因此，抛开教师身份，身为一名科研工作者，张涛时刻以身作则，随时准备奔赴下一个科学战场。
换一种方法 粪污安全利用获突破
张涛发现养殖业这个科学战场，在悄然发生着翻天覆地的变化。如今，养殖业不再秉持以往一贯的“外延扩大”、“争地盘”和“壮块头”等经营思路，而是抛弃外在，转向培养内在，向以“强化内涵”为主的经营思路，也就是集约化养殖靠拢。
目前，畜禽养殖污染已成为我国农业污染的首要来源。该如何处理这些畜禽养殖粪便呢？张涛决定找到一种新的处理方法。为此，从2016年开始，他便全心投入到国家重点研发计划项目“粪水与沼渣沼液有害物质控制与农田安全利用关键技术研究”的研究中，并取得了阶段性胜利。
通常，粪水、沼液沼渣中都含有超标的Cu、Zn等重金属元素和大量养分磷元素。张涛与团队决定采用热水解技术对粪水及沼液沼渣中的磷元素进行高效释放活化，以此来研究磷元素形态转化与重金属沉淀分离过程中的关键调控技术参数。他们采用鸟粪石技术来肥料化液相盈余磷素，以便对磷素肥料化过程中的热动力学边界条件与过程控制参数进行研究。他还采用了主成分分析法建立养分平衡数学模型，对处理后粪水与沼液沼渣养分有效性的优化机制进行预测。
取得的系列研究成果显著降低了粪水与沼渣沼液中潜在的抗生素、重金属扩散的生态风险，畜禽粪便等生物肥料的总体安全性也明显提高。张涛提到，这不仅对养殖业意义重大，未来还会在高端蔬菜花卉生产、室内园艺作物的栽培等产业方面有广阔的应用前景。
换一种途径 农业废弃物资源新升级
处理农业废弃物，是否该换一种新的途径来解决呢？据前期经验所得，在猪粪堆肥过程中，NH3损失的量占据总损失原料的30%～50%，而CO2和CH4损失的碳量可高达66.7%，这些元素的损失机理、途径和原位控制是什么呢？这急需得到进一步研究。
在我国好氧转化研究中，堆肥物料的矿化和腐殖化过程是其研究重点。虽然目前已经构建了一部分堆肥腐熟度评价指标，但张涛认为，过去单一的评价指标已经显得有些“力不从心”，将化学指标和生物学指标进行结合来评价腐熟度才是今后发展的趋势，而难点就在于一些难培养的微生物无法通过分离培养法筛选农业废弃物降解菌株而获得。
为此，在2017年“农业面源和重金属污染农田綜合防治与修复技术研发”国家重点研发计划申报指南中，张涛就其中一个研究方向“农业废弃物资源化利用机制”的基础上，开展了对“农业废弃物生物转化机制与腐熟特征研究”项目的研究。
他在元素分析、光谱分析、质谱分析技术的研究基础上，将其与核磁共振、电子顺磁共振、热解质谱和同步辐射联用等技术相结合，分别从分子和离子尺度来研究农业废弃物生物转化过程与稳定化和发芽率之间的指数关系，探讨了多元物料生物转化过程中分子与离子的生物毒性本质与机理，在理论上获得一定的创新。此外，他还带领团队系统研究了外源和内源添加材料对稳定化和生物毒性的调控机制，在技术层面上明确了多元物料农业废弃物生物转化、稳定化的调控方向和调控途径。
项目取得的成果将会有助于突破长久以来农业有机废弃物等农田污染物全方位防治与修复关键技术上的瓶颈，有望实现对农业废弃物进行资源化利用的目的。这种变“废”为“宝”的新途径，也将有助于促进我国农业有机废弃物无害化消纳利用率达到95%的目标，大大减少由农业废弃物造成的环境污染，并获得良好的社会和生态效益。
岁月更迭，科研一直是张涛心中执着的信仰，未来，他仍会在废弃物处理与资源化研究的道路上，从容不迫，直面挑战。