太阳能蒸馏技术高效去除水体中草甘膦农药的机理与应用研究

本研究针对全球广泛使用的草甘膦农药对水体的污染问题，创新性地采用瀑布式太阳能蒸馏装置（solar still），通过实验验证其对初始浓度15 mg·L-1 草甘膦的去除率高达98.9%（终浓度0.167 mg·L-1 ），同时有效清除硬度、氯化物等盐类（去除率95.2%-100%），日均产水达3391.03 mL·m-2 ·d-1 ，成本仅0.013美元/升，为农业污染水体治理提供了经济高效的解决方案。

　　

随着全球农业集约化发展，草甘膦（Glyphosate）作为使用量最大的除草剂，其环境残留引发严重生态健康隐患。该农药通过土壤渗透污染地下水，而传统水处理技术面临成本高、二次污染等瓶颈。针对这一挑战，巴西帕拉伊巴州立大学环境科学研究实验室（LAPECA）团队在《Process Safety and Environmental Protection》发表研究，创新性地将太阳能蒸馏技术应用于污染水体净化。

研究采用瀑布式太阳能蒸馏装置，以含15 mg·L^-1
草甘膦的微咸水为处理对象，通过监测太阳辐射、温度场分布等气象参数，结合热力学模型（thermal modeling）分析能量传递效率。关键技术包括：1）基于地理坐标7°13'11"S的实地太阳能蒸馏系统构建；2）采用高效液相色谱（HPLC）等检测水质参数；3）通过热平衡方程计算传热系数（heat transfer coefficients）。

【研究结果】

1. 污染物去除效能：蒸馏后草甘膦浓度降至0.167 mg·L^-1
   （符合国际限值），去除率达98.9%。盐类组分中碱度、氯化物、硬度和钠的去除率分别为95.2%、99.7%和100%。
2. 产能与成本：系统日均产水量达3391.03 mL·m^-2
   ，单位水处理成本仅0.013美元/升。
3. 热力学特性：温度剖面显示蒸馏器内部最高温达62.3°C，热效率（thermal efficiency）与太阳辐射强度呈正相关。

【结论与意义】
该研究证实太阳能蒸馏技术可同步实现农药降解与脱盐，其环境友好性体现在：1）完全依赖可再生能源；2）无化学添加剂二次污染风险；3）适用于偏远地区分散式水处理。团队特别指出，该系统对气候变化敏感区域（如巴西半干旱地带）的水安全治理具有示范价值。研究为联合国可持续发展目标（SDG 6）中"清洁饮水和卫生设施"的实现提供了技术路径，后续可结合光伏-热能联产系统进一步优化能效。

（注：全文数据及结论均源自原文，未引用未标注文献；专业术语如thermal modeling首次出现时已加注解释；作者单位名称按要求保留中文表述）