半透膜覆盖高温堆肥过程中溶解有机物的组成和转化的分子特征

阅读者：王宪革

【核心内容】

    在作者的研究中，半透膜覆盖的嗜热堆肥（smHTC）作为一种新型的堆肥方式，具有以下优点：

    smHTC具有更高的降解效率和更广泛的降解能力，促进了不稳定DOM的降解和类腐殖质物质的形成。较常规堆肥方式而言，其芳构化和腐殖化主要发生在高温相。且由此产生的DOM具有比通过cTC方式产生的DOM更高的芳香性和成熟度。

    该研究综合表征了堆肥源DOM在smHTC(半透膜覆盖的嗜热堆肥)和cTC（传统的高温堆肥）中的分子组成和转化，并研究了两种堆肥体系的差异。光谱表征表明，相比于cTC(0.030、0.037、18.348)，smHTC具有更高的SUVA280、SUVA254、A240-400(0.042、0.048、34.193)，且PV,n的增幅是cTC的2.4倍。这说明smHTC通过促进不稳定DOM的降解和腐殖质样物质的形成，加速了腐殖质化过程。

      Figure 1 堆肥过程中不同堆肥阶段堆肥DOM的紫外-可见光谱(A)。堆肥过程中cTC (B)和smHTC (C)中堆肥DOM不同堆肥阶段的EEM荧光光谱。cTC:常规热堆肥;smHTC:半透膜覆盖的高温堆肥。P1:初始阶段；P2: 嗜热阶段；P3:高温阶段；P4:成熟的阶段。

    随后，ESI FT-ICR MS明确了smHTC快速腐殖化过程中DOM的组成和转化。与cTC相比，smHTC的H/C较低，AIwa和DBEwa较高。表明smHTC加速了芳香结构的形成和有机碳向羧基碳的转化，如脂类、蛋白质、碳水化合物的降解，以及腐殖质物质和不饱和芳香族化合物的生成，从而提高堆肥的芳香性和成熟度。与cTC不同的是，smHTC的芳构化和腐殖化主要发生在超温相，而在cTC中，超温相以成熟相为中心。此外，smHTC还促进了难降解物质的降解，如CHO亚类(24.1%)，特别是木质素类结构(14.8%)。本研究证明smHTC有望成为一种新型的、高性能的有机废物处理和回收方法。并且这些结果扩展了我们对与不同堆肥材料腐殖化过程的理解。

【个人感受】
    本文的相关内容引导我对于堆肥过程中有机质的变化情况有了初步的了解，但还远远不够，在不同材料堆肥过程中，不同有机质的变化情况也有较大不同，应针对具体对象进行具体分析。文中采用的特定紫外波段分析及荧光光谱分析等方法使我对于实验过程中的表征分析及讨论有了一定的了解，不够还需要学习更多的文献进行详细了解。

【参考文献】

Bo S, Yongshuang L, Manjiao S, et al. Molecular characterization of the composition and transformation of dissolved organic matter during the semi-permeable membrane covered hyperthermophilic composting[J]. Journal of Hazardous Materials, 2021.