非热等离子体引发的柴油颗粒物排放的降解机制

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：Degradation Mechanism of Diesel Particulate Emissions Induced by Non-thermal plasma

风蚀防治中，大麻网、PLA网与芦苇茎作为沙障材料，通过沙粒沉积、风速降低和地表形态变化评估其效能。研究显示大麻网防沙效率最高（61.2%），PLA网次之（38.5%），而芦苇网最低（27.6%）。两者均能有效促进凹面地形形成和沙粒沉积，PLA网在抑制沙流（185.5%提升）方面更优，但成本较高。大麻网作为本地化生物降解材料，兼具环境友好与经济性优势，适用于伊朗干旱区的沙丘治理。

　　风蚀是全球范围内土地退化和沙漠化的重要过程，特别是在干旱和半干旱地区，其对自然生态系统和人类活动构成了严重威胁。风蚀不仅导致土壤流失、生物多样性下降，还可能引发气候问题、粮食安全危机以及健康隐患。因此，控制风蚀和沙尘暴（SDS）成为环境保护、人类健康、经济成本、农业发展以及气候变化应对中的关键议题。随着对这一问题的深入研究，科学家们已经开发出多种方法和技术，以减轻风蚀的影响并稳定移动的沙丘。这些方法通常根据特定的环境条件进行优化，包括增加植被覆盖、使用沙障以及实施可持续的土地管理措施。这些措施有助于固定土壤、降低风速并拦截沙粒，从而减少风蚀带来的负面影响。

植被覆盖在防止风蚀方面发挥着重要作用，植物种类和分布模式显著影响风的流动和土壤颗粒的总体输送。然而，在一些地区，由于沙丘和沙地的水分匮乏，风蚀异常强烈，使得在短期内建立植被覆盖变得困难或不可能。在这种情况下，工程措施（EMs）成为控制风蚀的常用手段。工程措施包括使用沙障、改变风沙流动模式等，这些方法能够有效防止沙丘移动、减少沙粒沉积并延缓沙丘的推进速度。例如，检查棋盘式沙障（由稻草或碎石等材料制成）是一种在风向变化较大的地区广泛应用的方法，因其施工迅速且不需要复杂的设备和技术支持。

在过去几十年里，随着技术的发展，塑料和尼龙网等材料逐渐被引入沙障的制造中。特别是聚乳酸（PLA）网沙障，作为一种新兴的材料，因其在使用结束后可以在环境中自然分解为水和二氧化碳，避免了化学残留或二次污染，而受到关注。然而，尽管在中国等地成功应用，PLA网沙障在伊朗尚未被广泛采用。这主要是因为伊朗的沙丘和沙漠生态、气候和环境条件与中国的冷干沙漠存在显著差异。因此，研究PLA网沙障在伊朗环境下的应用效果成为必要，但其高昂的进口成本也带来了经济上的挑战。这促使研究人员寻找具有相似或更好性能的低成本替代方案，以满足伊朗本地的环境需求。

在这一背景下，研究团队提出了利用本地可获得的材料——例如亚麻网沙障——作为替代方案。亚麻纤维来源于木槿属植物，是一种天然且可生物降解的材料。与传统的PLA沙障相比，亚麻网沙障尚未在伊朗的检查棋盘配置中进行测试。因此，本研究旨在评估亚麻网沙障在伊朗环境下的性能，以探索其在多风向条件下的风蚀控制潜力。通过这种方法，研究人员希望能够在不依赖昂贵进口材料的情况下，提高沙丘的稳定性和减少风蚀带来的损失。

研究团队选择了伊朗中部库姆省霍塞因阿巴德米斯塔特村附近的沙丘作为研究区域，这一地区是风蚀活动的热点区域。根据邻近的卡哈克气象站数据，该地区年平均降水量仅为111毫米，气温较高且干燥，这使得风蚀现象尤为显著。在这一环境下，研究人员对不同类型的沙障进行了为期一年的评估，包括亚麻网、PLA网和芦苇茎沙障。他们使用了标桩和沉积物陷阱每月进行测量，以评估沙障的防沙效率、沙粒通量、凹面形态发展以及侵蚀沉积速率。

研究结果显示，亚麻网沙障在防沙效率方面表现优异，其效率值达到0.612，显著高于其他类型的沙障。这一结果表明，亚麻作为一种本地可获得的材料，具有作为可持续替代方案的潜力。尽管PLA网沙障在防沙效率上与亚麻网沙障没有显著差异，但亚麻网沙障的效率比芦苇茎沙障高出约31.33%。这表明，亚麻网沙障在防止风蚀方面具有更好的表现，尤其是在资源有限的干旱地区。

在沙粒通量方面，PLA网沙障表现最佳，其沙粒通量比对照组增加了185.5%。然而，PLA网沙障与亚麻网沙障之间的差异并不显著。这表明，尽管PLA网沙障在减少沙粒通量方面具有优势，但亚麻网沙障在实际应用中可能具有更好的适应性和经济性。研究人员还对沉积物模式进行了分析，发现PLA网和亚麻网沙障均能有效促进凹面形态的形成，并实现均匀的沉积物分布。这一发现进一步支持了亚麻网沙障在风蚀控制中的应用价值。

沉积物高度的测量结果显示，PLA网的平均沉积物高度为14.17厘米，亚麻网为8.96厘米，而芦苇茎沙障仅为3.09厘米。这一差异表明，芦苇茎沙障在防止沙粒沉积方面效果较差，其沉积物主要集中在0-4厘米的高度范围内，占总沉积物的71.90%。相比之下，PLA网和亚麻网沙障能够有效促进沉积物的堆积，尤其是在较高的高度范围内。这一结果表明，亚麻网沙障在促进沉积物堆积方面具有更好的效果，能够更有效地控制风蚀。

此外，研究人员还探讨了不同沙障材料在风蚀控制中的经济性和可持续性。亚麻网沙障不仅具有良好的防沙性能，而且其生产成本相对较低，能够有效降低整体的经济负担。相比之下，PLA网沙障由于需要进口材料，其成本较高，这在资源有限的干旱地区可能成为一个限制因素。因此，亚麻网沙障作为一种本地可获得的材料，能够提供更具成本效益的解决方案，同时保持良好的环境适应性。

研究团队还特别关注了亚麻网沙障在不同风向条件下的表现。通过在不同风向区域安装沙障，并使用标桩和沉积物陷阱进行监测，研究人员发现，亚麻网沙障在多风向条件下能够有效减少沙粒的移动和沉积，从而提高沙丘的稳定性。这一发现对于伊朗等干旱地区具有重要意义，因为这些地区的风向变化较大，传统的沙障材料可能难以适应不同的风向条件。

总的来说，本研究通过对亚麻网沙障在伊朗环境下的性能评估，为风蚀控制和沙丘稳定提供了新的思路。亚麻网沙障作为一种天然、可生物降解且本地可获得的材料，能够有效减少沙粒的移动和沉积，提高沙丘的稳定性。同时，其较低的生产成本和良好的环境适应性使其成为一种可行的解决方案，特别是在资源有限的干旱地区。这一研究不仅有助于提高伊朗的风蚀控制能力，还为其他干旱地区的类似问题提供了借鉴。