近日，河南师范大学环境学院固废处置与资源化团队姜继韶老师在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表研究论文，系统评估了纤维素酶（CL）、蛋白酶（PR）、污泥发酵菌（SF）和 EM微生物菌剂（EM）四种生物添加剂，在污水污泥好氧堆肥过程中对三氯生（TCS）和布洛芬（IBU）两种典型药物与个人护理品（PPCPs）的去除及生态风险削减作用。研究发现，四种添加剂均能促进堆肥腐熟、提升关键酶活性并增强 TCS、IBU 的降解，其中 CL 和 EM 的促进效果最为突出；二者可重塑细菌群落、富集与污染物降解正相关的功能菌属，并使堆肥产品的土地利用生态风险降至最低。该研究表明，生物添加剂（尤其是 CL 和 EM）是加速污泥堆肥中 PPCPs 降解、降低生态风险的有效策略。
图文摘要
引言
布洛芬（IBU）和三氯生（TCS）是两类广泛存在于生活污水和污泥中的典型 PPCPs。随着污泥的土地利用，残留的 PPCPs 可能释放到环境中，并通过食物链富集，对生态系统和人体健康构成潜在威胁。好氧堆肥是污泥资源化的有效途径，但传统堆肥对 TCS、IBU 的降解能力有限，其残留的环境风险也缺乏系统研究。为此，本研究选取 CL、PR、SF、EM 四种生物添加剂，比较其对污泥堆肥中 TCS、IBU 降解的影响，揭示微生物群落演替规律，并评估堆肥产品的生态风险，以期为污泥的安全土地利用提供科学依据。
图文导读
堆肥过程酶活性变化
图 1. 堆肥过程中纤维素酶 CEL（a）、蛋白酶 PRO（b）、脲酶 URE（c）活性及三种酶的主成分分析（d）
纤维素酶、蛋白酶和脲酶活性整体呈先升高后降低的趋势，并在有机物分解旺盛的高温期达到峰值。与对照相比，四种添加剂均不同程度地提高了关键酶活性，其中 CL 对纤维素酶的提升最为明显；酶活性的增强为有机物降解和 PPCPs 去除提供了有利条件。
PPCPs 降解特征
图 2. TCS（a）和 IBU（b）浓度变化、TCS（c）和 IBU（d）的一级动力学拟合，以及 TCS（e）和 IBU（f）在 0–8 d 与 8–30 d 的降解百分比
堆肥过程中 PPCPs 浓度持续下降，其降解主要由微生物及其分泌的酶驱动，并集中在高温期。四种添加剂均促进了 TCS 和 IBU 的降解，以 EM 处理为最优；一级动力学拟合也表明，EM 处理的降解速率常数最大、污染物半衰期最短，强化降解效果最佳。
细菌群落演替
图 3. 堆肥过程中微生物相对丰度变化：门水平（a）和属水平（b）的细菌群落组成
堆肥过程中细菌群落发生明显演替，耐热且具有较强有机物分解能力的厚壁菌门在高温期成为优势类群；在属水平上，芽孢杆菌、分枝杆菌等降解类群为优势菌属。其中 CL 和 EM 处理在堆肥后期富集了更多降解类群，使群落结构更趋均衡，有利于污染物去除和堆肥安全。
PPCPs 降解与理化因子、细菌群落的关联
图 4. TCS、IBU 降解与理化因子、细菌群落的关系：门水平 RDA 分析（a），以及 CK（b）、CL（c）、PR（d）、SF（e）、EM（f）中前 15 优势菌属的 Spearman 相关性热图
冗余分析表明，有机碳、氮的矿化及酶活性与 TCS、IBU 降解密切相关，厚壁菌门是驱动降解的重要菌门。不同添加剂通过富集不同功能菌属促进降解，其中 CL 和 EM 所富集的功能菌属与两种污染物降解的相关性更强，这与其最佳的降解效果相一致。
PPCPs 生态风险评估
图 5. 不同处理堆肥产品中 IBU 的浓度及风险商（RQ）评估
风险商评估显示，原污泥直接土地利用时 IBU 处于中等风险水平；经堆肥后，各添加剂处理均将 IBU 风险降至低风险区间，尤以 CL 和 EM 处理风险最低，而未经强化的对照仍存在一定风险。这表明生物添加剂（特别是 CL 和 EM）能有效削减堆肥产品的生态风险，为污泥的安全土地利用提供了实用策略。
结论与意义
本研究表明，四种生物添加剂均能有效促进污泥堆肥中 TCS、IBU 的降解并降低其生态风险，其中 CL 和 EM 效果最佳。二者通过改善堆肥微环境、提升酶活性、富集降解相关功能微生物，实现了对 PPCPs 的高效去除与风险削减，为污泥堆肥中 PPCPs 的强化去除提供了一种高效、经济的生物强化策略，对推动污泥安全资源化利用具有重要意义。
论文链接
J. Jiang, Y. Huang, Z. Tang, K. Liu, S. Wang, Y. Li, J. Lv, C. Zhang, D. Liu, P. Bhople, K. Cheng. Comparative evaluation of bio-additives for promoting typical PPCPs degradation and reducing ecological risk during sewage sludge composting. Journal of Environmental Chemical Engineering, 14 (2026), 124873.
https://doi.org/10.1016/j.jece.2026.124873