中国科学院生态环境研究中心魏源送研究组在污泥高级厌氧消化对甲基汞削减方面取得新进展。相关成果近期发表在Bioresource Technology(2022,347,126394)和Journal of Hazardous Materials(2021,406,124310)。
厌氧消化工艺是实现污泥资源化的关键技术，而重金属是制约污泥资源化利用的关键因素。基于热水解的污泥高级厌氧消化工艺在北京得到了广泛应用，然而，人们并不清楚基于热水解的污泥高级厌氧消化对甲基汞的削减效果。因此，本研究以北京某再生水厂为对象，通过现场调研和实验室研究，率先明确了工程规模污泥高级厌氧消化对污泥中甲基汞的削减效果，揭示了热水解温度在甲基汞削减中的作用，明晰了污泥高级厌氧消化过程中汞甲基化和甲基汞去甲基化的动态变化过程及潜在的微生物学机制。
现场调查结果表明，污泥中总汞含量为（4.35±0.43）mg/kg，经过高级厌氧消化，由于浓缩效应导致总汞含量升高到（6.37±1.05）mg/kg（低于《农用污泥污染物控制标准GB4284-2018》的B级污泥产物总汞限值15 mg/kg），但污泥高级厌氧消化工艺显著削减了污泥中的甲基汞含量，在高温热水解过程，甲基汞含量从1.61~8.94 ng/g削减到0.38~3.42 ng/g，并在厌氧消化后进一步降低到0.21~2.03 ng/g。
实验室研究结果表明，热水解温度是污泥中甲基汞显著削减的重要因素。与对照（没有热水解）和低温（100℃）热水解相比，高温（120℃、150℃）的热水解使甲基汞发生了显著的去甲基化（从4.24 ng/g降低到0.95ng/g）。值得注意的是，高温热水解同步激活了厌氧消化前期水解酸化阶段的汞甲基化和后期产甲烷阶段的甲基汞去甲基化，但最终甲基汞的去甲基化占主导。基于高通量测序等手段，明确了污泥高级厌氧消化过程中汞甲基化、甲基汞去甲基化作用的相关微生物种群和hgcA、merA等功能基因的演变特征。
该研究成果明确了高级厌氧消化对污泥中甲基汞的削减作用，为降低污泥汞污染的环境健康风险提供了科学支持，具有重要的现实意义。
以上研究工作得到了北京市自然科学基金项目资助。
论文第一作者为刘吉宝助理研究员，通讯作者为魏源送研究员。
论文连接详见：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389420323001
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852421017363
水污染控制实验室
2022年2月23日