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活力环资青春颂|湘潭大学环境与资源学院陈洪波副教授

文章来源: 发布时间:2022-11-22浏览次数:

编者按:

青年强,则国家强。青年教师是高校教师队伍的重要力量,关系着高校发展的未来,关系着人才培养的未来,关系着教育事业的未来。

环境与资源学院青年教师传承“牢记嘱托、艰苦创业、追求卓越”的湘大精神,瞄准生态环境领域前沿,立志做有理想、敢担当、能吃苦、肯奋斗的新时代好青年,为国家推进能源革命、加快发展方式的绿色转型提供人才与科技支撑,用奋斗在新征程的火热实践中绽放绚丽之花。

聚焦教学科研,促进学院发展。本期“活力环资青春颂”让我们走近陈洪波副教授。

陈洪波,工学博士,副教授,硕士生导师20156月毕业于湖南大学。主要从事水污染控制理论与技术方面的研究,利用厌氧微生物将城市污泥中的有机物转化为高附加值的挥发性脂肪酸,将其用作污水生物脱氮除磷的外加碳源,助力污水提标改造,承担了污水脱氮除磷、氮氧化物减排及污泥厌氧发酵等方面的研究课题,具有深厚的研究基础和丰富的实践经验。博士学位论文被评为2016年度湖南大学优秀博士学位论文。主持完成国家自然科学基金1项、湖南省自然科学基金2项、省重点研发计划1项、省教育厅优秀青年项目1项及企业技术开发项目多项。近5年,以第一或通讯作者在国内外学术期刊发表SCI论文23篇(其中ESI高被引论文1篇),包括生态环境领域顶级期刊Water Res. 1篇,Chem. Eng. J. 2篇,J. Hazard. Mater. 4篇,Bioresour. Technol. 8篇,Sci. Total Environ. 8篇,出版英文专著3章,申请国家发明专利1项,多次受邀在国际学术会议上作口头报告。入选2020年度湖南省普通高校青年骨干教师培养对象,担任湖南省化学化工学会理事、湘潭市科技创新智库专家,Environ. Sci. Technol.Water Res.Chem. Eng. J.等学术期刊审稿人。指导研究生多人次获得国家奖学金、校长特等奖/优秀奖和“伟人之托”奖学金,指导本科生获批国家级大学生创新创业训练计划项目1项,发表SCI论文1篇。近5年完成的代表性研究成果如下:

胞内聚合物驱动短程硝化与反硝化除磷耦合技术

我国城市污水处理厂普遍存在碳源不足的问题,基于内聚物的生物脱氮除磷为解决反硝化碳源不足的难题提供了新思路。考察内聚物驱动短程硝化中氧化亚氮的产生特性,通过控制静置时间和溶解氧浓度实现脱氮除磷性能和氧化亚氮排放之间的平衡(图1);解析亚硝酸盐诱导氧化亚氮产生的主要途径,阐明游离亚硝酸与氧化亚氮排放的内在联系(图2);考察抗生素和全氟辛酸等新污染物对生物脱氮除磷性能及氧化亚氮排放的影响,揭示其介导活性氧调控微生物新陈代谢的分子机制(图3)。研究成果丰富了污水生物脱氮除磷理论,为污水处理提质增效提供科技支撑。

1 内聚物驱动生物脱氮除磷性能及氧化亚氮排放因子

2 游离亚硝酸诱导氧化亚氮产生的作用机制

3 全氟辛酸对生物脱氮除磷性能及氧化亚氮排放的影响机制

相关研究成果已发表论文:

Water Res. 2020, 184: 116168(被引30次);

J. Hazard. Mater. 2021, 402: 123469(被引24次);

Bioresour. Technol. 2020, 313: 123696(被引10次);

Bioresour. Technol. 2020, 304: 123011(被引17次);

Sci. Total Environ. 2022, 806: 151394(被引2次);

Sci. Total Environ. 2019, 693: 133619(被引5次);

Sci. Total Environ. 2019, 647: 268274(被引32次).

同行评审高度赞赏上述工作具有新意,对全氟辛酸废水的处理具有重要贡献,提出的氧化亚氮产生机制受到哈尔滨工业大学任南琪院士、北京工业大学彭永臻院士等知名学者多次引用和肯定(Water Res. 2022, 223: 118961; Environ. Sci. Ecotechnol. 2022, 11: 100180; Sci. Total Environ. 2023, 855: 158849)。

污泥资源化中新污染物环境风险评估与管控关键技术

我国污泥产量巨大且增长迅速,以沼气能源回收和土地利用为主的污泥资源化技术具有广阔的应用前景,近年来污泥中诸多新污染物的频繁检出给污泥生物处理与资源化带来了新挑战。研究发现微塑料和全氟辛酸等新污染物诱导产生活性氧的重要现象,将新污染物毒性与氧化应激机制建立了重要关联(图45);研究考察微塑料、抗生素等新污染物在污泥中的赋存特征与迁移转化规律,揭示新污染物在厌氧消化中的毒性作用机制(图6)。以上发现有助于污泥资源化中新污染物的毒性预测、机制阐释和风险管控,对保障厌氧消化工艺的稳定运行和污泥资源化利用核心技术优化升级具有重要意义。

4 全氟辛酸介导活性氧对微生物细胞活性的调控机制

5 聚碳酸酯微塑料对厌氧微生物及其代谢过程的毒性效应

6 聚酰胺微塑料单体己内酰胺的释放规律及作用机制

相关研究成果已发表论文:

Chem. Eng. J. 2021, 408: 127251(被引50次);

J. Hazard. Mater. 2023, 443: 130158;

J. Hazard. Mater. 2022, 424: 127418(被引11次);

J. Hazard. Mater. 2020, 394: 122570(被引37次);

Bioresour. Technol. 2020, 313: 123696(被引10次);

Sci. Total Environ. 2021, 754: 142336(被引14次);

Sci. Total Environ. 2020, 729: 139035(被引11次);

Sci. Total Environ. 2019, 694: 133741(被引107次).

上述工作得到同行评审的一致好评,具有重要的科学意义和工程应用价值。任南琪院士撰文积极肯定了上述工作提出的微塑料迁移转化机制,将其作为关键证据多次引用(Water Res. 2022, 219: 118606; Fuel 2022, 315: 123247);台湾大学李笃中教授撰写综述大段引用了上述工作中报道的胞外聚合物介导机制,认为其对于阐明污染物作用机制具有重要价值(Bioresour. Technol. 2022, 363: 127920)。

基于热水解预处理的污泥高效厌氧消化技术

热水解技术因其良好的破壁能力被广泛应用于污泥预处理,但热水解中生成的产甲烷抑制剂会对污泥厌氧消化造成潜在危害。该研究从电子传递、氢传递等传质过程解析絮凝剂与厌氧微生物参与的复杂代谢过程的交互作用,阐明絮凝剂在厌氧消化过程的作用机制(图7);提出絮凝剂作用下微生物介导异化铁还原对产甲烷途径的调控机制,建立絮凝剂与电子传递体系活性、酶活性及微生物群落结构的内在联系(图8);提出高含固诱导氨氮和酸抑制的机制,揭示高含固抑制热水解及厌氧消化性能的机理(图9)。

7 聚乙烯亚胺絮凝剂阻碍电子传递和传质过程的机制

8 聚氯化铁絮凝剂介导异化铁还原对产甲烷途径的调控机制

9 含固量在低温热水解强化污泥厌氧消化中的作用机理

相关研究成果已发表论文:

Bioresour. Technol. 2022, 362: 127859;

Bioresour. Technol. 2022, 362: 127793;

Bioresour. Technol. 2022, 356: 127331;

Bioresour. Technol. 2022, 346: 126620(被引6次);

Bioresour. Technol. 2022, 344: 126182(被引10次);

Sci. Total Environ. 2023, 859: 160401;

Sci. Total Environ. 2023, 855: 158720.

同行评审高度评价以上工作具有重要的实际应用价值和现实意义,可引起跨学科的广泛关注。同济大学戴晓虎教授撰文引用上述工作中提出的铁促进酶基因表达的机制,肯定了其科学价值(Water Res. 2022, 220: 118687)。

 

陈洪波副教授电子邮箱:chenhb@xtu.edu.cn

 

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