有机固体废物通过好氧堆肥可得到有机肥料或土壤调理剂等资源化产品。然而，人们一直担心堆肥产品的土地利用会带来抗生素抗性基因（ARGs）污染、病原体传播等环境风险。厨余垃圾是ARGs的重要储存库，存在抗性基因传播等风险，威胁人类公共卫生安全。研究表明持续的高温环境可有效降低ARGs的丰度，而传统的好氧堆肥由于是间歇式反应系统，不具备连续的高温过程，动态堆肥虽然可维持长时间高温，但发酵过程不充分，肥料腐熟度不够。

图1 厨余垃圾分批补料堆肥示意图

近日，北京市科学技术研究院资源环境研究所（以下简称“资环所”）固废资源化研究团队提出了分批补料堆肥（Batch-fed composting）技术，该技术适用于小型有机固体废物垃圾生产场所，可延长堆肥体系的高温期，有利于水分蒸发、pH值稳定和氮保留，进而提高物料腐熟成肥。与此同时，该技术在增加细菌多样性和去除ARGs方面表现出良好的性能。

图2 分批补料堆肥中功能微生物组及抗性基因的网络分析

该研究针对分批补料堆肥过程中的“核心微生物组”，开展了深入研究。研究表明：发挥降解作用的细菌群落Globicatella，Georgenia，Truepera，Enterococcus等，可能参与堆肥中N代谢过程；群落Lysinibacillus，Bacillus，Paenibacillus，Brevibacillus等，主要参与了C代谢过程。此外，项目组还发现厨余垃圾堆体中存在氨基糖苷类和β-内酰胺类等常见抗性基因（ARGs）污染风险（平均丰度4.78-6.65log copies/g）。而经过堆肥处理，氨基糖苷类抗性基因下降1.09-3.04log，β-内酰胺类抗性基因下降2.26-2.44log。表明反应仓内持续的高温发酵，有利于降低抗性基因的丰度水平。进一步，通过相关性网络分析，得到分批补料堆肥过程中细菌群落与ARGs的互作关系，可通过跟踪生物标志物细菌和ARG的丰度获取堆肥系统中细菌群落的多样性和抗性污染。该项研究对于解决厨余垃圾资源化利用途径及控制其ARGs的污染问题具有现实意义。

本工作以“Batch-fed composting of food waste: Microbial diversity characterization and removal of antibiotic resistance genes”为题发表于Bioresource Technology期刊（影响因子11.4/中科院分区工程技术类1区Top期刊）。该成果由资环所固废资源化研究团队完成，论文第一作者为王海潮博士，郑晓伟研究员为通讯作者，第一通讯单位为资环所，研究工作得到了北科院萌芽计划和创新培育项目的资助。

（王海潮 文/图）

公众号名称：北京市科学技术研究院

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