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为解决污泥堆肥中氮硫损失及微生物机制不明的问题，研究人员开展功能性膜覆盖（FM）对污泥堆肥氮硫转化及微生物作用的研究。发现 FM 抑制反硝化等过程，减少氮硫损失，增加有效含量，为污泥资源化提供理论支持。
在环境治理与农业可持续发展的交叉领域，污泥处理一直是备受关注的难题。随着城市化进程加快，我国每年产生超 7000 万吨含水率 80% 的污水污泥，其高黏性、低透气性导致传统堆肥过程中氮（N）、硫（S）等营养元素易随氨气（NH?）、硫化氢（H?S）等气体流失，不仅污染环境，还降低堆肥产品肥力。同时，污泥中微生物驱动的氮硫循环机制尚不清晰，制约了高效堆肥技术的开发。因此，探寻既能减少氮硫损失、又能明晰微生物作用的堆肥优化技术迫在眉睫。
武汉的研究人员针对这一问题，开展了功能性膜覆盖（FM）对污泥堆肥的影响研究，相关成果发表在《Environmental Technology》。该研究通过模拟实际堆肥场景，对比覆盖 FM 与未覆盖对照（CK）组的氮硫转化路径及微生物群落动态，揭示了 FM 系统在提升堆肥质量中的关键作用。
研究采用了宏基因组学测序、理化指标检测（如总氮 TN、总硫 TS、有效氮 AN、有效硫 AS 含量测定）、功能基因分析（涉及硝酸盐还原基因 narG、亚硝酸盐氧化基因 nxrA/B 等）及微生物群落相关性分析等技术。实验以武汉市唐逊湖污水处理厂污泥和稻草为原料，在 65L 发酵罐中进行 20 天堆肥，通过持续通气（3L/min）和膜覆盖设置，系统分析不同阶段的物质转化与微生物演替。
3.1 基础理化指标
FM 组堆体温度在前 12 天显著高于 CK，得益于膜产生的 “微正压” 环境促进氧气均匀分布，加速有机质（OM）降解产热。中期后 FM 组含水率（MC）更高，因膜冷凝水回流维持堆体湿度。第 20 天 FM 组发芽指数（GI）达 93.5%，高于 CK 的 85.6%，表明堆肥腐熟度更佳，pH 和电导率（EC）的差异也反映出膜对离子释放的调控作用。
3.2 氮组分变化
FM 显著减少氮损失，第 20 天损失率为 21.9%（CK 24.9%）。初期氨化作用使铵态氮（NH??-N）快速上升，FM 组增幅更大；中后期反硝化加强导致 AN 下降，但 FM 通过抑制硝酸盐还原（narG 等基因丰度降低）和一氧化氮还原过程，使 AN 含量（2.78 mg/g）高于 CK（2.42 mg/g）。硝态氮（NO??-N）和亚硝态氮（NO??-N）的动态变化与功能基因丰度密切相关，印证了膜对氮循环路径的调控。
3.3 硫组分变化
硫损失主要发生在初期，FM 组第 20 天损失率 27.2%（CK 29.4%）。硫化物氧化（spr 基因主导）和硫酸盐还原（dsrA 等基因）是关键步骤，FM 抑制硫代硫酸盐歧化（phsA 等基因）和亚硫酸盐还原，减少 H?S 释放，使 AS 含量（4.22 mg/g）显著高于 CK（3.85 mg/g）。硫代硫酸盐氧化强度随堆肥进程增加，FM 通过维持有氧环境促进该过程，提升硫的有效性。
3.4-3.5 功能基因与微生物群落
氮循环中，Nitrospira、Luteimonas、Streptomyces 等菌属主导亚硝酸盐氧化、反硝化等步骤，FM 通过抑制厌氧环境降低反硝化基因（如 nirK、norB）丰度。硫循环涉及更多元微生物，如 Pseudoxanthomonas 参与硫化物氧化，Alcaligenes 参与硫代硫酸盐歧化，FM 通过调控 pH、EC 等理化因子影响菌群 succession，抑制产 H?S 的厌氧菌群。
3.6-3.8 相关性与微生物功能
理化指标与氮硫循环显著相关，如 NO??-N 与 MC 正相关，AS 与 pH 正相关。微生物与环境因子的冗余分析表明，温度、GI 等驱动氮硫功能菌群演替，FM 通过优化氧气分布和微生态，促进有益菌群（如 Luteimonas）丰度，抑制氮硫损失相关菌群。
研究表明，功能性膜覆盖通过抑制反硝化、亚硫酸盐还原等过程，分别减少 14.1% 氮损失和 8.1% 硫损失，同时提升 14.9% 有效氮和 9.6% 有效硫含量。关键微生物如 Nitrospira、Luteimonas 在氮循环中起核心作用，而硫循环依赖多菌群动态协作。该技术为污泥堆肥资源化提供了高效、环保的新路径，未来可通过优化膜材料或结合宏转录组学，进一步解析功能基因表达动态，推动污泥处理技术的升级应用。
