中国科学院生态环境研究中心魏源送研究组在污泥堆肥过程中汞和甲基汞转化机制方面取得新进展。相关成果近期发表在Water Research （2022, 226, 119204. https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.119204）。
污泥是污水净化过程的副产物，既是污水中汞的“汇”，又是环境中汞的“源”。 污泥富含有机质、氮磷钾等营养元素，好氧堆肥—土地利用广泛应用于污泥的减量化、无害化和资源化，是我国污泥处理处置的主要方式。然而，目前污泥好氧堆肥过程中汞的研究几乎都集中在总汞含量的变化，而有关该过程中汞的形态转化特别是甲基汞形成和去除的微生物机制尚缺乏认识。
因此，课题组针对实际工程规模的污泥好氧堆肥过程进行研究，发现污泥经过好氧堆肥过程中主要发生了甲基汞的去甲基化（去除了27.36%的甲基汞）、汞的形态稳定化以及部分汞的散失（19.69%）。
宏基因组分析发现，在好氧堆肥初期（1~4天），由于可微生物利用有机物丰富、堆体孔隙度较低、耗氧速率快以及氧传质受限，一些携带汞甲基化基因（hgcA基因）的典型厌氧微生物（硫酸盐还原菌，Desulfobacterota 和古菌，Euryarchaeota）具有较高丰度。随好氧堆肥进行，hgcA基因丰度降低。经过重组的151个微生物基因组（metagenome-assembled genomes, MAGs）中，只有3个微生物基因组（Myxococcales，Firmicutes，Methanothermobacter）同时携带hgcA和hgcB基因。尽管这3个微生物基因组属于不同微生物，却具有相近的微生物代谢路径，特别是具有与硫代谢和产甲烷代谢相关的路径。与二价汞（Hg(II)）微生物还原生成零价汞（Hg(0)）有关的merA基因（甲基汞的微生物去甲基化过程）广泛存在于微生物的基因组中，这表明污泥堆肥具有广泛的使Hg(II)还原生成Hg(0)而导致汞随气体散失的功能微生物。
上述研究结果表明，污泥好氧堆肥具有明显的汞形态稳定和甲基汞去除作用，但该过程汞的气体散失不容忽视。特别地需要注意的是，污泥堆肥初期供氧不足或氧传质受限将增加汞的微生物甲基化风险，因此，堆肥初期宜尽供氧充分。
以上研究工作得到了国家重点研发计划项目（2019YFC1906502）的支持。
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。
水污染控制实验室
2022年12月27日