中性初始pH通过抑制乳酸菌生长促进餐厨垃圾堆肥中腐殖酸形成的微生物调控机制

针对餐厨垃圾堆肥酸化抑制腐殖化进程的问题，本研究通过调节初始pH（5.0/6.0/7.0）探究其对腐殖酸（HA）形成的调控机制。研究发现中性pH（7.0）显著抑制Lactobacillus生长，促进有机碳降解和HA-C合成（提升25%），同时增强HA/FA结构复杂性。该研究为优化堆肥工艺参数提供了重要理论依据。

　　

餐厨垃圾处理是城市环境治理的难题，中国每年产生约1.2亿吨餐厨垃圾，不当处置会引发严重的水体和土壤污染。堆肥作为资源化处理的主要方式，却面临发酵酸化抑制微生物活性的困境——酸性环境虽可能促进腐殖酸（Humic Acid, HA）前体积累，但过度酸化会抑制腐殖化进程。目前关于初始pH如何通过微生物调控网络影响HA形成的机制尚不明确，这成为提升堆肥效率的关键科学瓶颈。

苏州某研究团队在《Environmental Technology》发表的研究中，创新性地采用三组初始pH（5.0/6.0/7.0）调控实验，结合高通量测序和结构方程模型（Structural Equation Modeling, SEM），系统揭示了pH-微生物-HA的级联调控机制。研究采用15天反应器堆肥体系，通过元素分析仪测定总有机碳（TOC）和总氮（TN），三维荧光平行因子分析解析HA/FA组分，并构建微生物共现网络揭示关键菌群互作关系。

【中性初始pH改善碳降解】数据显示初始pH7.0组TOC降解率最高（4.20%），DOM-C转化效率较pH5.0组提升38%。温度监测发现pH7.0更利于维持高温期（>50℃达5天），促进木质纤维素降解，其中半纤维素含量在pH6.0/7.0组较pH5.0降低12-15%。但中性环境也增加氮损失，pH7.0组TN累积量仅为pH5.0组的57%。

【腐殖酸形成与结构复杂化】通过荧光组分分析发现，pH7.0使HA复杂组分（C4）占比提升9.26%，HA-C/FA-C比值达1.56（pH5.0仅0.98）。值得注意的是，HA-N形成受抑制现象提示pH调控对碳氮代谢存在差异化影响。前体物质动态显示，pH6.0/7.0组多酚转化率较pH5.0提高22-23%，证实中性环境更利于前体聚合。

【微生物群落重构】高通量测序揭示Firmicutes为优势门（占比>40%），但pH7.0显著抑制Lactobacillus（相对丰度<2.82% vs pH5.0的17.47%）。α多样性指数显示pH7.0组Shannon指数最高（6.8），表明微生物群落稳定性增强。共现网络分析发现pH7.0使Lactobacillus节点数从9降至2，而木质素降解菌Thermobifida节点增加3倍。

【调控机制解析】SEM模型量化显示：pH升高→Lactobacillus抑制（路径系数-0.82）→细菌群落重组→多酚/氨基酸动态改变→HA形成增强（总效应值+0.67）。特别发现pH6.0与pH7.0效果近似但成本更低，建议作为工程优化选择。

该研究首次阐明中性pH通过"抑制乳酸菌-重塑菌群-定向转化前体"的三级调控网络促进HA合成的机制，为餐厨垃圾堆肥工艺参数优化提供了理论基石。发现pH6.0的性价比优势对实际工程应用具有重要指导价值，同时提出的HA-C/HA-N差异化调控策略为腐殖化研究开辟了新视角。未来研究可结合宏基因组学进一步解析关键代谢通路，推动堆肥过程从经验调控向精准调控转变。