超高温预处理对畜禽粪便持水特征和后续堆肥腐熟进程的影响

黄 莹，陈月红，林久军，黄红英，常志州，徐跃定，曹 云

(1.江苏省农业科学院农业资源与环境研究所，江苏 南京 210014；2.江苏丘陵地区南京农业科学研究所，江苏 南京 210046)

据2016年农业部统计，我国每年产生的畜禽养殖废弃物已达38亿t，相当于工业污染物排放量的4.1倍[1]。好氧堆肥是实现畜禽粪便减量化、无害化和资源化利用的有效措施之一[2]。堆肥过程中微生物的活动程度直接影响堆肥周期与产品质量。水分是微生物生存繁殖的必需物质，畜禽粪便含水量若过低，则不利于微生物的繁殖；含水量若过高，则易堵塞堆料中的孔隙，影响通气，导致厌氧发酵。研究表明，适宜堆肥的水分含量一般为50%～60%[3-4]，而新鲜畜禽粪便含水量高达80%～85%[5]。由于畜禽粪便含水量过高，若要堆肥成功，降低含水量以满足堆肥需要至关重要。畜禽粪便的水分形态分布是影响脱水性能的重要因素。既往研究在系统测定畜禽粪便持水特征的基础上，提出了有针对性的脱水方案，取得了良好的脱水效果，有利于提高堆肥效率[6]。因此，深入研究畜禽粪便持水特征对于提高畜禽粪便的堆肥效率，节省畜禽粪便堆肥时间、人力和成本至关重要。

根据畜禽粪便中水分脱除的难易程度，将其分为自由水和结合水两种形式[7]。自由水分布于污泥固体颗粒四周，不受固体颗粒束缚，与固体颗粒之间几乎无结合力，也不受污泥毛细作用的影响，其性质与纯水相似，比较容易脱除，这部分水一般可以通过浓缩或机械脱水从污泥中分离出来。结合水则与固体颗粒之间形成了一定的结合力，活动能力受到约束，即使高强度的机械力也不能将其完全脱除，只能通过热干燥等方式脱除。按照水分与固体结合方式的不同，结合水又分为毛细管水、吸附水和内部结合水[8]。毛细管水为存在于毛细管中的水分。吸附水为吸附或粘附在固体颗粒表面的水分。内部结合水是以化学键结合存在于污泥颗粒内部或微生物细胞内的水分，需要破坏细胞结构才能除去。费辉盈等[9]发现牛粪、鸡粪和猪粪的水分分布以吸附水和毛细管水比例为较高；并且，猪粪的毛细管水、吸附水和内部结合水均显著低于鸡粪和牛粪，将畜禽粪便中不易去除的高结合能形态水转化为易去除的低结合能形态水是研究畜禽粪便脱水技术的主要方向。徐宇鹏[10]测定了牛粪、鸡粪和猪粪的水分分布形态，认为高结合能形态水分向低结合能形态水分转化，有利于干燥速率的提升和干燥能耗的降低。目前，降低畜禽粪便水分的技术与方法主要有日光自然干燥、生物干燥、高温快速干燥、烘干膨化干燥和机械脱水干燥等[11]，主要通过改变畜禽粪便的水分分布形态，从而改善畜禽粪便的脱水性能。

为实现畜禽粪便高温快速堆肥，提高堆肥效率和堆肥产品质量，国内外学者在堆肥条件控制、工艺改进、堆肥原料预处理等方面做了大量研究[12-15]。超高温预处理是一种促进畜禽粪便堆肥快速腐熟的方法，研究发现，牛粪经100 ℃高温预处理后再进行好氧堆肥，可有效缩短堆肥周期[16-17]。相对于常规堆肥，超高温预处理堆肥工艺尽管存在能耗大、预处理过程氨挥发等缺陷，但由于其能提高堆肥厂单位面积产能，有效节省土地面积，因而综合成本并不高[2]。HUANG等[18]研究发现，猪粪经高温预处理后显著增加了后续堆肥的腐殖化系数，有效缩短堆肥的腐熟周期，且比常规堆肥减少49.1%的氮素损失。研究[19]发现，经超高温预处理后，物料质地变疏松，容重下降，并且后续堆肥的堆料含水率下降速率显著高于常规堆肥，这可能是超高温预处理促进畜禽粪便堆肥快速腐熟的因素之一。然而，超高温预处理对畜禽粪便持水特征及其后续堆肥腐熟进程的影响机制尚不清晰。

以传统的高温好氧堆肥为对照，分别以鸡粪和猪粪为原料，利用超高温设备对其进行外源加热，使温度在0.5 h内上升至90 ℃，并在此温度条件下维持2、4和6 h，预处理结束后再进行好氧堆肥，分别采用干燥法和热重法测定超高温预处理和对照处理物料的水分分布特征；监测后续堆肥过程中物料的脱水率变化及其与种子发芽指数的相关性，研究超高温预处理对畜禽粪便水分分布形态和后续堆肥物料脱水性能的影响及其与腐熟周期的相关关系，以期为超高温预处理提升畜禽粪便脱水性能和脱水效率、缩短堆肥腐熟进程方面的技术开发提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 堆肥材料

供试鸡粪和猪粪分别取自南京市江宁区民营养鸡场和镇江丹徒养猪场，原料理化性质见表1。

表1 堆肥材料基本性质Table 1 The original characteristics of the selected material

1.2 试验设计与方法

试验采用的超高温预处理装置见文献[20]。分别以猪粪和鸡粪为材料，按90 ℃预处理0(对照，CK)、2(HPC2)、4(HPC4)和6 h(HPC6)设置4个处理，每个处理设置3个重复。超高温预处理结束后，待物料温度降至室温，取1 kg放入自封袋，测定前放入4 ℃冰箱中保存。选择对照和超高温预处理4 h的猪粪物料，平铺于阴凉处，待冷却并将质量含水率统一调至60%后分装在堆肥箱中，每个处理设置3个平行。所用堆肥箱的描述见文献[20]。前1个月每周翻堆1次，翻堆完毕后对堆料进行称重，并测定堆料含水率；后1个月每两周翻堆1次，总共堆置60 d。在0、7、14、21、28、40和60 d时随机采集堆体表面、中间和底部样品，用于测定种子发芽指数。在堆体表面、中间和底部分别插入3个温度传感器，以检测堆肥过程中每天的温度变化。

1.3 测定指标及方法

分别采用干燥法和热重法测定样品的水分特征，同时分析好氧堆肥过程中物料脱水率和种子发芽指数的变化。

干燥法[7,21]：取50 g样品，装入100 mL离心管，每个离心管需称重。手动搅拌，在按5 000 r·min-1运行的离心机(TGLL-18K冷冻离心机)中离心10 min(离心半径为10 cm)，倾倒出上清液，称重并记录，剩余样品搅拌均匀待用。在60 ℃恒温常压箱体内放入3.0 g离心后样品。干燥过程中，利用电子天平采集记录样品质量变化。为减小数据量，提高数据处理效率，经烘箱干燥取出进行称重实验时，首先将烘箱升温至60 ℃，并稳定一段时间。实验中定时从烘箱中取出样品称重，记录质量变化，具体时间安排为：样品冷却5 min后，前120 min每5 min称量1次，120 min后每10 min称量1次。直至两次称量质量差不大于0.01 g，视为干燥结束。为减小取出样品称重误差，每次从烘箱取出到称重结束放回烘箱时间控制在20 s内。干燥结束后，将烘箱升温至105 ℃ 继续烘干2 h，测定样品平衡含水率。采用干燥法测定水分分布特性的原理主要是通过低温干燥实验，绘制出样品的干燥特性曲线，并将干燥过程按照干燥速率变化分为预热阶段、恒速干燥阶段、第1降速干燥阶段和第2降速干燥阶段。得到干燥速率曲线后，根据干燥速率变化，确定上述几个干燥阶段，得到相应的临界点，由此进一步估算样品中水分分布特性[10]。

热重法[8,22]：取50 g样品，手动搅拌，在按5 000 r·min-1运行的离心机(TGLL-18K冷冻离心机)中离心10 min，倾倒出上清液(重力水)，称重并记录，剩余样品搅拌均匀待用。取20 mg样品使用差热分析仪对样品进行差热分析，仪器型号为Perkin Elmer Pyris1 DSC，以一个空的密封铝皿作为对照，用Sartorius BS110S型电子天平秤重，放入铝皿，密封，样品温度以-5 ℃·min-1速率下降到-30 ℃，然后以同样的速率回升到20 ℃，通过对差热曲线的放热峰和吸热峰积分得到样品的焓变化(△H)，用已知质量的饮用纯水校准，得到样品中自由水(Wf)含量，取走剩余样品放入105 ℃烘箱中烘10 h以上(样品回收)，确保水分完全蒸发冷却后称重，计算出样品中总水量(Wt)和干物量(St)，结合水(Wb，mg·mg-1)计算公式为Wb=(Wt-Wf)/St。

种子发芽指数测定[23]：将新鲜堆肥样品与水按质量体积比1∶10混合振荡1 h，上清液过滤后待用；将1张大小合适的滤纸放入干净无菌的直径为9 cm培养皿中，滤纸上整齐摆放20 粒小白菜种子，准确吸取8 mL滤液于培养皿中，在25 ℃、黑暗条件下培养96 h，测定小白菜种子发芽率和根长，同时用去离子水做空白对照。种子发芽指数公式：(堆肥处理种子发芽率×种子根长)/(对照种子发芽率×种子根长)×100%。

1.4 数据处理

(1)

式(1)中，Mt+1为t+1时刻样品干基含水量，g·g-1；Mt为t时刻样品干基含水量，g·g-1；Δt为t到t+1时刻间隔时间，h。

(2)

式(2)中，Rd1为t1时刻样品干燥速率，g·g-1·h-1；Rd2为t2时刻样品干燥速率，g·g-1·h-1；Rdn为tn时刻样品干燥速率，g·g-1·h-1；tn为整个干燥过程的时间间隔，h。

后续堆肥过程脱水率(M，%)计算公式为

(3)

式(3)中，M0为第0天采样测定的含水量，为第0天测定的堆料含水率与堆料质量的乘积，kg；Mn为第n天测定的含水量，为第n天测定的堆料含水率与堆料质量的乘积，kg。

2 结果与分析

2.1 猪粪水分形态特征

采用干燥法测定猪粪水分形态特征(图1)，得到样品的干燥速率曲线。由于不同类型水分与样品固体颗粒的结合强度不同，导致蒸发速率不同。蒸发速率越低，水分与样品的结合强度越低，其结合能越小，因此根据样品干燥速率曲线变化可以确定不同的水分类型[10]。除高温预处理6 h的猪粪干燥速率曲线出现升速以外，其他几个处理干燥曲线只有降速干燥过程。进一步确定各干燥阶段的临界点，得到不同处理猪粪水分分布情况(表2)。在相同时间和速率的机械外力脱除条件下，对照、高温预处理2和4 h的自由水未检测到，而猪粪经过高温预处理6 h的自由水含量为0.069 g·g-1(以干基计，表2)。由于自由水可通过机械脱水完全脱除，所以影响猪粪热干燥过程的主要是结合水，在此重点研究不同类型结合水的数量和占比。

表2 不同处理猪粪水分分布情况Table 2 The water distribution of pig manure among different treatments g·g-1

去除重力水后，各预处理猪粪初始含水量显著(P<0.05)小于对照。对照猪粪结合水总量为2.750 g·g-1(干基)，其中，毛细管水、吸附水和内部结合水含量分别为1.870、0.831和0.049 g·g-1(干基)，分别占结合水总量的68%、30.2%和1.8%。经过2、4和6 h的高温预处理后，结合水含量分别为2.439、2.304和2.206 g·g-1(干基)，显著低于对照。其中，高温预处理2、4和6 h时毛细管水占结合水总量的比例分别为68.9%、72.0%和73.2%。预处理4和6 h的毛细管水占结合水的比例显著高于对照(68%)，而吸附水占结合水的比例分别为25.9%和24.9%，显著(P<0.05)低于对照(30.2%)，说明高温预处理主要促进猪粪吸附水向毛细管水的转化，并且转化效果随预处理时间延长而显著增加。

CK为对照；HPC2、HPC4和HPC6分别为超高温预处理2、4和6 h。各含水量测定值均以干基含水量(g·g-1)表示，ND表示未检测出。同一列数据后英文小写字母不同表示不同处理间某指标差异显著(P<0.05)。

CK为对照；HPC2、HPC4和HPC6分别为超高温预处理2、4和6 h。图1 不同处理猪粪干燥速率曲线Fig.1 The curve of drying rate of pig manure among different treatments

CK为对照；HPC2、HPC4和HPC6分别为超高温预处理2、4和6 h。图2 不同处理鸡粪干燥速率曲线Fig.2 The curve of drying rate of chicken manure among different treatments

2.2 鸡粪水分形态特征

由图2可知，所有处理干燥曲线均出现升速和降速干燥过程。在相同时间和速率的机械外力脱除条件下，对照、高温预处理2、4和6 h时均检测到自由水，分别为0.046、0.037、0.030和0.050 g·g-1(干基)，说明鸡粪自由水通过离心机脱除得不彻底。

进一步确定各干燥阶段的临界点，得到不同处理鸡粪水分分布情况(表3)。鸡粪对照结合水含量为3.392 g·g-1(干基)，毛细管水、吸附水和内部结合水含量分别为2.092、1.248和0.052 g·g-1(干基)，分别占结合水总量的61.7%、36.8%和1.5%。经过2、4和6 h的高温预处理后，结合水含量分别为3.009、2.804和2.797 g·g-1(干基)，说明经过高温预处理后，高结合能形态水分含量降低。其中，高温预处理4和6 h时毛细管水占结合水的比例分别为68.0%和76.7%，显著高于对照毛细管水占结合水的比例(61.7%)；高温预处理4和6 h时吸附水占结合水的比例分别为30.9%和22.6%，显著低于对照(36.8%)。此外，预处理2、4和6 h时内部结合水占结合水的比例分别为1.40%、1.07%和0.72%，均小于对照(1.5%)，说明高温预处理促进了鸡粪中吸附水和内部结合水向毛细管水的转化，并且预处理时间越长，转化效果越显著。

表3 不同处理鸡粪水分分布情况Table 3 The water distribution of chicken manure among different treatments g·g-1

CK为对照；HPC2、HPC4和HPC6分别为超高温预处理2、4和6 h。各含水量测定值均以干基含水量(g·g-1)表示。同一列数据后英文小写字母不同表示不同处理间某指标差异显著(P<0.05)。

CK为对照；HPC2、HPC4和HPC6分别为超高温预处理2、4和6 h。图3 不同处理猪粪和鸡粪平均干燥速率Fig.3 The average drying rate of pig and chicken manure among different treatments

2.3 猪粪和鸡粪平均干燥速率

进一步对不同处理猪粪和鸡粪平均干燥速率进行计算，结果见图3。高温预处理2、4和6 h时猪粪和鸡粪平均干燥速率均显著高于对照(图3)。畜禽粪便经过高温预处理后，高结合能形态水分向低结合能形态水分的转化有利于提升猪粪和鸡粪的干燥速率。

此外，高温预处理2和4 h之间的平均干燥速率差异不显著(P>0.05)，但均显著小于高温预处理6 h时的平均干燥速率，说明高温预处理时间越长，越有利于水分的脱除。

2.4 猪粪和鸡粪持水特征

用热重法测定的不同处理猪粪水分分布特征见表4。经过高温预处理2和4 h的猪粪结合水含量与对照差异不显著；高温预处理6 h后猪粪结合水含量显著(P<0.05)小于对照，而自由水占总含水量的比例分别为53.6%、55.2%和59.9%，显著(P<0.05)高于对照(47.7%)。

表4 用热重法测定的不同处理猪粪水分分布特征Table 4 The characteristics of water distribution in pig manure among different treatments g·g-1

CK为对照；HPC2、HPC4和HPC6分别为超高温预处理2、4和6 h。各含水量测定值均以干基含水量(g·g-1)表示。同一列数据后英文小写字母不同表示不同处理间某指标差异显著(P<0.05)。

用热重法测定的不同处理鸡粪的水分分布特征见表5。不同处理间鸡粪结合水含量差异不显著(P>0.05)，但高温预处理2、4和6 h的结合水占总含水量的比例分别为5.17%、5.23%和6.62%，显著(P<0.05)高于对照(3.99%)。而自由水占总含水量的比例分别为58.5%、61.3%和62.7%，可见，高温预处理4和6 h的自由水占比显著(P<0.05)高于对照(57.5%)。

表5 用热重法测定的不同处理鸡粪水分分布特征Table 5 The characteristics of water distribution in chicken manure among different treatments g·g-1

CK为对照；HPC2、HPC4和HPC6分别为超高温预处理2、4和6 h。各含水量测定值均以干基含水量(g·g-1)表示。同一列数据后英文小写字母不同表示不同处理间某指标差异显著(P<0.05)。

2.5 不同处理后续猪粪堆肥堆温和种子发芽指数的变化

由图4可知，2个堆体温度都经历了先升后降的过程。其中，HPC4处理最高堆温、堆温大于 50 ℃ 的时间均长于常规堆肥(CK)。常规堆肥堆制10 d 后达到最高温度(58 ℃)，且温度在50～60 ℃的时间为33 d，堆肥41 d时，温度降至50 ℃以下；HPC4处理堆制第7天温度达最高，为68.5 ℃，比CK高17.4 ℃，且温度超过60 ℃的时间为15 d；在堆肥17 d之后，HPC4处理温度开始下降，28～39 d时为降温期，堆体温度从50 ℃下降到40 ℃，40 d时温度下降到40 ℃以下，整个堆肥过程已基本完成。

所有堆肥处理种子发芽指数(GI)呈逐步上升趋势。堆制开始后HPC4处理GI始终高于CK。堆制40 d时，HPC4处理GI最高，达到80.1%，此时CK的GI 仅为55.2%。堆肥结束时，HPC4处理GI接近80%，CK的GI达到75%，表明此时堆体已无明显植物毒性。

CK为常规堆肥，HPC4为超高温预处理4 h后进行常规堆肥。图4 不同处理后续猪粪堆肥过程温度和种子发芽指数Fig.4 The temperature and seed germination index of the subsequent composting process among different treatments

2.6 不同处理后续猪粪堆肥过程脱水率变化

对猪粪不同处理后续堆肥过程脱水率进行计算，结果见表6。堆肥过程中，猪粪不同处理脱水率呈逐渐上升趋势；其中，对照脱水率在6.9%～53.6%范围内变化，比超高温预处理后堆肥脱水率低10.3～22.7个百分点。

表6 不同处理后续猪粪堆肥过程中脱水率变化Table 6 The dehydration rate of composting of different treatments

CK为对照，HPC4为超高温预处理4 h后进行常规堆肥。同一列数据后英文小写字母不同表示同一堆肥时间不同处理间脱水率差异显著(P<0.05)。

2.7 后续猪粪堆肥脱水率与种子发芽指数的相关性分析

相关分析显示，CK和HPC4脱水率与种子发芽指数均呈极显著正相关(P<0.01)，相关系数分别为0.974和0.953，表明随着不同处理脱水率下降速度增加，堆肥过程中种子发芽指数上升，加快堆肥腐熟速度。

3 讨论

3.1 超高温预处理对畜禽粪便水分特征的影响

畜禽粪便水分分布特性的测定方法主要有抽滤法、压滤法、水活度法、膨胀计法、差示扫描量热法(TG-DSC)和热干燥法等方法[24-27]。抽滤法、压滤法、水活度法和膨胀计法只能用于测定样品中自由水和结合水，无法进一步测定结合水的不同形态[28]。热干燥法可以用于测定样品中自由水、毛细管水、吸附水和内部结合水含量，且操作简单，重复性较好[29]。DSC法较为简单方便，根据结合能变化可以确定自由水和结合水含量[10]。笔者研究采用干燥法对不同处理猪粪和鸡粪水分特征的测定结果显示：对照处理猪粪和鸡粪均以结合水(毛细管水+吸附水+内部结合水)比例为最高。经过2、4和6 h的高温预处理后，猪粪和鸡粪中结合水含量显著(P<0.05)低于对照。以上结果表明，超高温预处理可以显著降低畜禽粪便结合水占总水分含量的比例。研究表明，水分分布特性与机械脱水性能关系密切；其中，结合水含量可直接用于衡量机械脱水的难易程度，结合水越多，机械脱水越难，反之则越容易[30]。因此，超高温预处理降低畜禽粪便结合水含量，有利于提高畜禽粪便的脱水能力和脱水效率。此外，对照处理猪粪结合水的比例显著低于鸡粪，说明猪粪脱水比鸡粪更容易。这可能与鸡粪中胶体含量高于猪粪有关。由于鸡对纤维基本无消化功能，直肠较短，鸡粪中胶体含量明显高于猪粪，而胶体物质在网状结构中有利于水分的蓄积从而吸附较多的水[9]。

研究表明，畜禽粪便的自由水可以通过机械脱水去除，且与固体间不存在结合力，故对单位水分蒸发能耗的影响较小[10]。内部结合水脱除能耗最高，但含量最低，且在实验温度条件下，不能被脱除，因此只需要考虑毛细管水和吸附水[31]。笔者研究中，猪粪和鸡粪经过高温预处理6 h后，毛细管水占结合水的比例均显著高于对照，而吸附水占结合水的比例显著低于对照。因此，高温预处理促进了猪粪吸附水向毛细管水转化，并且转化效果随预处理时间延长而显著增加。另一方面，热重法测定结果显示：猪粪和鸡粪中自由水比例最高，分别占总水分含量的47.7%和57.5%；其次是重力水，结合水所占比例最低，这与前人的研究结果[31]一致。经过超高温预处理后，结合水占总含水量的比例显著下降，而自由水占总含水量的比例显著增加。显然，两种方法测定结果均表明：超高温预处理改变了畜禽粪便的水分分布，使得高结合能形态的水分向低结合能形态的水分转化。这与前人发现污泥经过较高温度的水热处理后，高结合能水分转化为低结合能水分的结果[32]一致。经过高温预处理后，两种粪便平均干燥速率显著(P<0.05)高于对照。以上结果表明，畜禽粪便经过超高温预处理后，高结合能形态水分向低结合能形态水分的转化有利于提升畜禽粪便的干燥速率。

3.2 超高温预处理对后续猪粪堆肥脱水率与腐熟效果的影响

堆肥过程中温度变化是堆肥腐熟度最常规的检测指标之一。笔者研究中两个堆肥处理堆温均呈先升高后降低变化趋势，但升温速率差异较大。超高温预处理后，堆肥温度升温快且高温期长，堆肥28 d以后温度已呈下降趋势，堆肥40 d时，堆肥温度接近常温；而常规堆肥堆温在42 d时开始呈下降趋势，快结束时堆肥温度接近常温。因此，超高温预处理可使猪粪提前升温、提高堆体温度并延长高温期，此与前人研究结果[33]一致。HUANG等[18]研究发现猪粪经90 ℃、4 h高温预处理，后续堆肥过程的GI显著高于常规堆肥，腐熟时间能缩短14～28 d，可有效提高堆肥效率和堆肥产品质量。GI是判断堆肥无害化和腐熟度的参数之一，GI 值越高，表明堆肥对植物毒害越小，堆肥越稳定。当GI 值>50%时，堆肥基本腐熟[34]。笔者研究中，经过超高温预处理，HPC后续堆肥的GI明显高于对照，且GI 值上升速度远高于CK，当HPC堆制21 d时，GI超过50%，堆肥产品腐熟，比对照提前20 d左右。研究[19]发现，经超高温预处理后，后续堆肥堆体含水率的下降速率显著高于常规堆肥。笔者研究中，经超高温预处理后，畜禽粪便后续堆肥脱水率显著高于常规堆肥；且相关分析结果表明，两个处理的脱水率与GI呈极显著正相关关系。因此，超高温预处理增加了后续堆肥的脱水率，有利于加快堆肥腐熟速度。这可能与超高温预处理后，形成堆体内的好氧环境，有利于堆肥过程好氧微生物的生长，使堆肥化处理以较高速率进行，有助于提高堆肥效率，缩短堆肥腐熟周期。

4 结论

(1)经过超高温预处理4 h后，猪粪和鸡粪的毛细管水占结合水的比例分别为72%和68%，显著(P<0.05)高于对照，而吸附水占结合水的比例分别为25.9%和30.9%，显著(P<0.05)低于对照；结合水占总水分含量的比例减少，促进了吸附水向毛细管水的转化，并且转化效果随预处理时间延长显著增加。干燥法和热重法的测定结果均显示，超高温预处理可以促进畜禽粪便高结合能形态水分向低结合能形态水分的转化。

(2)超高温预处理4 h可使后续堆肥过程提前升温、提高堆体温度并延长高温期。超高温预处理改变了畜禽粪便的水分特征，显著提高畜禽粪便的干燥速率和后续堆肥过程的脱水效率，为今后畜禽粪便的脱水研究提供新的方法和思路。