22日，记者从中国农业大学获悉，该校水利与土木工程学院李云开教授团队在国际期刊《水研究》在线发表了题为《磁化-紫外线联合控制农业灌溉管网系统附着复合污垢》的研究论文。该研究开发了一种磁化-紫外线协同控制农业灌溉管网系统附着复合污垢的绿色高效新方法。
采用微咸水、再生水、沼液等复杂劣质水源进行灌溉，已成为缓解农业水资源紧缺的有效方法。然而，复杂劣质水源中同时含有大量微生物、盐分离子及悬浮颗粒物，易导致农业灌溉管网系统生物-化学-颗粒复合污垢形成，制约了复杂水源灌溉技术的应用和发展。
常用的加酸、加氯技术主要控制单一类型污垢，且易导致环境污染，目前还缺少针对复合污垢的绿色高效控制技术。紫外线技术已被广泛应用于农业、工业等领域生物污垢的控制。“然而，紫外线技术难以有效控制复合污垢。这是由于微咸水等复杂水源中高浓度的悬浮固体颗粒物会遮挡和散射紫外线，使紫外线的透射率降低。紫外线的阻垢效率也受到细菌光复活和暗修复的影响。此外，紫外线对于缓解化学和颗粒污垢几乎没有控制效果。”论文通讯作者、中国农业大学水利与土木工程学院教授李云开表示，解决上述问题的一种具备潜力的方法是将磁化处理和紫外线联合使用。
磁化-紫外线抑制污垢技术模式
研究表明，磁化-紫外线联合产生协同阻垢作用，显著降低了生物污垢的含量并降低了微生物网络的复杂性。“这是由于磁化作为预处理有效促进了颗粒物的絮凝并降低了水的浊度，改善了紫外线消毒的进水水质并增加了紫外线的透射率，消除了紫外线散射和屏蔽的不利影响，从而提高了紫外线消毒过程的灭活效果。磁化辅助紫外线还减少了抗紫外线细菌的丰度，并抑制了细菌光活化和暗修复的风险。”李云开说。
研究发现，通过联合使用磁化和紫外线技术，可以增强碳酸钙晶体从致密的方解石形态向疏松的水合无定形碳酸钙晶体的转化，并促进颗粒物的絮凝作用。这种处理方式不仅降低了生物污垢的生物矿化能力，还减少了对颗粒物的吸附能力，从而有效地大幅降低了析晶和颗粒污垢的含量。
“经过探究，研究发现磁化和紫外线处理的顺序对污垢抑制效率具有显著影响，确定在紫外线处理之前先进行磁化预处理为最佳的操作模式。这为农业灌溉管网的清洁和维护提供了新的思路和方法。”李云开指出，这一研究成果对于提升农业灌溉系统的运行效率和延长管网使用寿命具有重要意义，同时也为农业水资源的可持续利用提供了新的技术支撑。
磁化和紫外联合对生物污垢的影响及调控机理
(中国农业大学供图)
(责任编辑：韩梦晨)
