致力農業污染 潛心廢物利用
——記中國農業大學資源與環境學院副教授張濤

□ 劉 江

張濤

科技興農，長久以來，農業都是一個國家生存的根基，但在為農業發展不斷注入科技因素的同時，我國每年產生的農業廢棄物也在不斷增加，大量的農作物秸稈和畜禽糞便得不到充分利用，由此而產生的環境污染問題已嚴重影響到我國生態環境的安全，也引起了科研工作者的廣泛關注。

有時候，換一種思路，也許會發現許多新的機會。既然大量農業廢棄物的產生不可避免，何不利用這些廢棄物來改善生態環境呢？這正是中國農業大學資源與環境學院副教授張濤每日都在思考的問題。多年來，他一直在農業廢棄物處理與資源化方面不斷探索，重點針對秸稈、糞污等農業廢棄物資源的利用進行研究，試圖解開農業污染的難題。

換一種心境 興趣使然投身科研

提起和廢棄物處理與資源化的結緣，張濤直言是源于興趣，這份因興趣而結緣的工作也給予張濤在科研道路上最好的回饋。長期以來，一直重復著同樣研究工作的張濤絲毫沒有感到枯燥，他每日所思所想的是如何在研究上以求精進，向往的是怎樣才能在科研中有所進步。也許沒有人知道巔峰在哪，但在張濤看來，只要他一直努力向上，總會有達到巔峰的那一刻，他也為此甘愿一生投身于農業廢棄物資源利用的研究中。

積土為山，積水為海，科研對于張濤而言，猶如無底洞，是一個由量變引起質變的過程，在探索和開發無數科學奧秘的道路上，他一直腳踏實地，從未動搖過自己的決心。帶著這份執著，張濤在南京工業大學環境工程專業開啟了自己科學之旅，隨著對專業學習的深入，他愈發感到心有余而力不足，意識到自己需要學習的還有很多。于是，本科畢業后，張濤選擇到南京大學環境學院，師從我國著名環境工程專家任洪強教授，攻讀環境工程專業博士學位，對環境科學與工程領域進行了較為深入與系統的學習。

科學就是如此，了解得越多就越感興趣，2011年獲得博士學位的張濤選擇到中國農業大學資源與環境學院任教。之所以選擇中國農業大學，張濤表示一是看重學校良好的研究平臺，二是能夠與許多優秀的同行一起工作，對他來說更是一種激勵。

剛剛走出校園，成為一名老師，張濤還沒有完全適應角色的轉換，但在教學中，自詡為“新手”的張濤，也有自己的小竅門，這其中就不得不提到對他教學理念影響至深的Bruce Rittmann教授。在美國亞利桑那州立大學訪學期間，這位年近70歲的教授仍然堅持在科研和教學第一線，每次上課也總是去得最早走得最晚的那一個。尤其令張濤難以忘懷的是，初來乍到，正當他為遇到的研究難題苦思冥想之際，是這位老先生循序漸進地引導他走出困境，并手把手教他怎樣解決問題。“老師對待學生就像對待自己的孩子一樣。”張濤感慨道。這種在科研和教學上的“親力親為”，張濤也延續到自己的教學過程中。此外，張濤表示他希望學生一定要選擇適合自己的研究方向，更要明白學習的重要性，注重學習中的微小細節，隨時隨地都要保有一顆善于學習的心。

隨著時間的推移，張濤這顆善于學習的心也漸漸發生轉變，他從研究層面出發，發現國家的發展與進步是需要多種工業化技術與先進智慧工程相伴的，一種先進的科學理念往往會引領一個全新的研究方向發展。因此，拋開教師身份，身為一名科研工作者，張濤時刻以身作則，隨時準備奔赴下一個科學戰場。

換一種方法 糞污安全利用獲突破

張濤發現養殖業這個科學戰場，在悄然發生著翻天覆地的變化。如今，養殖業不再秉持以往一貫的“外延擴大”、“爭地盤”和“壯塊頭”等經營思路，而是拋棄外在，轉向培養內在，向以“強化內涵”為主的經營思路，也就是集約化養殖靠攏。

目前，畜禽養殖污染已成為我國農業污染的首要來源。該如何處理這些畜禽養殖糞便呢？張濤決定找到一種新的處理方法。為此，從2016年開始，他便全心投入到國家重點研發計劃項目“糞水與沼渣沼液有害物質控制與農田安全利用關鍵技術研究”的研究中，并取得了階段性勝利。

通常，糞水、沼液沼渣中都含有超標的Cu、Zn等重金屬元素和大量養分磷元素。張濤與團隊決定采用熱水解技術對糞水及沼液沼渣中的磷元素進行高效釋放活化，以此來研究磷元素形態轉化與重金屬沉淀分離過程中的關鍵調控技術參數。他們采用鳥糞石技術來肥料化液相盈余磷素，以便對磷素肥料化過程中的熱動力學邊界條件與過程控制參數進行研究。他還采用了主成分分析法建立養分平衡數學模型，對處理后糞水與沼液沼渣養分有效性的優化機制進行預測。

取得的系列研究成果顯著降低了糞水與沼渣沼液中潛在的抗生素、重金屬擴散的生態風險，畜禽糞便等生物肥料的總體安全性也明顯提高。張濤提到，這不僅對養殖業意義重大，未來還會在高端蔬菜花卉生產、室內園藝作物的栽培等產業方面有廣闊的應用前景。

換一種途徑 農業廢棄物資源新升級

獲頒第十屆發明創業獎

處理農業廢棄物，是否該換一種新的途徑來解決呢？據前期經驗所得，在豬糞堆肥過程中，NH3損失的量占據總損失原料的30%～50%，而CO2和CH4損失的碳量可高達66.7%，這些元素的損失機理、途徑和原位控制是什么呢？這急需得到進一步研究。

在我國好氧轉化研究中，堆肥物料的礦化和腐殖化過程是其研究重點。雖然目前已經構建了一部分堆肥腐熟度評價指標，但張濤認為，過去單一的評價指標已經顯得有些“力不從心”，將化學指標和生物學指標進行結合來評價腐熟度才是今后發展的趨勢，而難點就在于一些難培養的微生物無法通過分離培養法篩選農業廢棄物降解菌株而獲得。

為此，在2017年“農業面源和重金屬污染農田綜合防治與修復技術研發”國家重點研發計劃申報指南中，張濤就其中一個研究方向“農業廢棄物資源化利用機制”的基礎上，開展了對“農業廢棄物生物轉化機制與腐熟特征研究”項目的研究。

他在元素分析、光譜分析、質譜分析技術的研究基礎上，將其與核磁共振、電子順磁共振、熱解質譜和同步輻射聯用等技術相結合，分別從分子和離子尺度來研宄農業廢棄物生物轉化過程與穩定化和發芽率之間的指數關系，探討了多元物料生物轉化過程中分子與離子的生物毒性本質與機理，在理論上獲得一定的創新。此外，他還帶領團隊系統研究了外源和內源添加材料對穩定化和生物毒性的調控機制，在技術層面上明確了多元物料農業廢棄物生物轉化、穩定化的調控方向和調控途徑。

項目取得的成果將會有助于突破長久以來農業有機廢棄物等農田污染物全方位防治與修復關鍵技術上的瓶頸，有望實現對農業廢棄物進行資源化利用的目的。這種變“廢”為“寶”的新途徑，也將有助于促進我國農業有機廢棄物無害化消納利用率達到95%的目標，大大減少由農業廢棄物造成的環境污染，并獲得良好的社會和生態效益。

歲月更迭，科研一直是張濤心中執著的信仰，未來，他仍會在廢棄物處理與資源化研究的道路上，從容不迫，直面挑戰。