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厌氧消化液堆肥时，生物聚合物分解不同步阻碍腐殖质形成。研究人员以腐殖土生物材料（HSB）为改良剂开展研究。结果显示，HSB 促进堆肥腐殖化，提升腐殖化程度。该研究为厌氧消化液资源化处理提供新途径。
在城市有机废弃物处理的大舞台上，厌氧消化技术正崭露头角。它就像一位 “绿色魔法师”，能把有机废弃物变成生物能源，实现资源回收和废弃物管理的双重目标。然而，这位 “魔法师” 也有烦恼，厌氧消化产生的大量消化液副产品虽然富含机物和养分，有望成为土壤改良或施肥的生物肥料，但它的有机成分不稳定，铵态氮含量还高得吓人（大约 1500 - 7200 mg/kg 干物质）。要是直接拿去土地施用，就像给环境埋下了 “定时炸弹”，极易对水生态系统造成严重的二次污染，这可大大阻碍了厌氧消化技术的可持续发展。
为了解决这个棘手的问题，研究人员开始探索新的方法。堆肥，作为一种有效的生物处理手段，进入了大家的视野。它就像一个 “净化工厂”，能去除消化液里那些不想要的成分，把有机部分转化为宝贵的腐殖质。但问题又来了，消化液里的生物聚合物结构复杂，在堆肥过程中分解顺序不一致，导致腐殖质前体的产生不同步，这又给腐殖质的形成设了一道坎。比如，蛋白质水解比木质素快，可由于缺少木质素衍生的酚 / 醌作为芳香核，这些含氮化合物没法聚合形成腐殖质，反而直接降解成无机氮物质。
这个时候，腐殖土生物材料（HSB）出现了。它主要由粘土、腐殖质、泥炭和多孔火山岩（也就是浮石）组成，是一种很有潜力的堆肥改良剂。它含有丰富的酚类成分，还能给微生物创造良好的生存环境。但一直以来，HSB 对消化液堆肥腐殖化过程和微生物群落的影响，却鲜有人深入研究。
于是，来自国内的研究人员决心揭开这个谜题。他们把 HSB 引入厌氧消化液，系统地研究堆肥腐殖化过程中 DOM（溶解性有机物）的分子转化和微生物群落的演替。研究成果发表在了《Bioresource Technology》上，为厌氧消化液的资源化处理指明了新方向。
研究人员主要运用了以下关键技术方法：实验选用上海某厨余垃圾厌氧消化厂的厌氧消化液和江苏某农业基地的玉米秸秆作为原料，将玉米秸秆粉碎、HSB 和浮石碾碎过筛处理。利用傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）在分子水平分析堆肥 DOM 组成，还借助 UV - 可见光谱、激发发射矩阵（EEM）荧光光谱、傅里叶变换红外（FTIR）光谱等多种光谱方法，研究 DOM 的结构特征。
下面来看看具体的研究结果：
- HSB 对促进有机物向腐殖化转化的影响：利用灵敏的 EEM 荧光光谱追踪有机物的动态腐殖化过程，发现随着堆肥腐殖化时间增加，DOM 的荧光强度和范围显著上升，说明产生了更多新的光学物质。通过 FRI 分析，EEM 光谱图可分为五个荧光区域，分别与酪氨酸类等物质相关。这表明 HSB 能促进堆肥过程中有机物向腐殖质转化。
- HSB 对微生物群落的影响：HSB 中的浮石和原生微生物分别增加了微生物的丰度和多样性，改善了微生物组成。这加强了微生物与有机物之间的相互作用，加速了腐殖质的形成，让堆肥更快达到成熟。
- HSB 促进腐殖化的机制：HSB 为堆肥系统提供额外酚类作为芳香骨架，能与胺态氮前体快速聚合形成腐殖质，避免了木质素限速分解对腐殖化过程的不利影响，还减少了胺态氮前体的矿化。
研究结论表明，含有浮石材料、酚类成分和原生微生物的 HSB，通过非生物和生物途径，有效提升了厌氧消化液堆肥的腐殖化过程和成熟度。这一研究意义重大，它揭示了 HSB 促进消化液腐殖化过程的分子机制，为厌氧消化液的资源化处理提供了一种全新的快速腐殖化方案，有望推动有机废弃物处理领域的进一步发展，让城市有机废弃物的处理更加环保、高效。
