资环所农业面源污染治理创新团队在农业尾水中磷与抗生素抗性基因污染协同去除方面取得新进展

近日,资环所农业面源污染治理创新团队在国际知名期刊《Chemical Engineering Journal》(JCR一区,2025 IF=13.2)上发表了题为“Counteracting the Trojan horse effect: Dual-light-driven biochar/LaFeO3/TiO2 for synchronous ARGs-inactivation and phosphorus-adsorption”的研究论文。面对养殖尾水排放引发的磷与抗生素抗性基因(ARGs)复合污染这一农业面源污染新问题,基于磷与ARGs的共性特征,研究团队提出了利用吸附-催化协同实现磷和ARGs去除的创新策略,并成功研制出一种新型双光驱动材料——Biochar/LaFeO₃/TiO₂(BLFT)。



BLFT复合材料集成了生物炭(Biochar)的卓越电子传递性能、铁酸镧(LaFeO₃)的快速磷吸附动力学以及二氧化钛(TiO₂)的高效光催化降解能力。其中,LaFeO₃能够通过Lewis酸碱相互作用迅速“锁定”水中的磷酸盐及ARGs的磷酸骨架,实现精准捕捉。在光照条件下,BLFT更能被激发出强氧化性的自由基(如•OH和•O₂⁻),破坏ARGs分子结构,实现ARGs的原位彻底降解。BLFT材料的独特之处其双光驱动特性,通过构建S型异质结,TiO₂与LaFeO₃之间形成了高效的电荷分离和转移通道,极大地促进了光生电子转移,从而显著提升了光催化效率。应用结果表明,BLFT同步去除性能稳定可靠,有效规避了传统磷吸附型纳米材料易加剧ARGs扩散的“特洛伊木马效应”。



此外,BLFT材料还具有优越的经济和环境优势。能量消耗分析显示BLFT生产过程中产生的秸秆热解油气能外供剩余能源。成本效益分析进一步证实,BLFT处理水的成本低于传统的高级氧化工艺和絮凝除磷工艺的总和。BLFT材料为养殖尾水的复合型污染综合治理开辟了一条创新路径,打破了传统治理方式在应对磷和抗生素抗性基因(ARGs)复合污染时的局限,提供了更为高效、全面的解决方案。

助理研究员杨梖博士为论文的第一作者,薛利红研究员、冯彦房研究员为通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划、江苏省重点研发计划和江苏省农业自主创新资金的资助。


论文链接:

https://doi.org/10.1016/j.cej.2026.173736