魏源送研究組在污泥高級厭氧消化對甲基汞削減方面取得新進展
中國科學院生態環境研究中心魏源送研究組在污泥高級厭氧消化對甲基汞削減方面取得新進展。相關成果近期發表在Bioresource Technology(2022,347,126394)和Journal of Hazardous Materials(2021,406,124310)。
厭氧消化工藝是實現污泥資源化的關鍵技術，而重金屬是制約污泥資源化利用的關鍵因素。基于熱水解的污泥高級厭氧消化工藝在北京得到了廣泛應用，然而，人們并不清楚基于熱水解的污泥高級厭氧消化對甲基汞的削減效果。因此，本研究以北京某再生水廠為對象，通過現場調研和實驗室研究，率先明確了工程規模污泥高級厭氧消化對污泥中甲基汞的削減效果，揭示了熱水解溫度在甲基汞削減中的作用，明晰了污泥高級厭氧消化過程中汞甲基化和甲基汞去甲基化的動態變化過程及潛在的微生物學機制。
現場調查結果表明，污泥中總汞含量為（4.35±0.43）mg/kg，經過高級厭氧消化，由于濃縮效應導致總汞含量升高到（6.37±1.05）mg/kg（低于《農用污泥污染物控制標準GB4284-2018》的B級污泥產物總汞限值15 mg/kg），但污泥高級厭氧消化工藝顯著削減了污泥中的甲基汞含量，在高溫熱水解過程，甲基汞含量從1.61~8.94 ng/g削減到0.38~3.42 ng/g，并在厭氧消化后進一步降低到0.21~2.03 ng/g。
實驗室研究結果表明，熱水解溫度是污泥中甲基汞顯著削減的重要因素。與對照（沒有熱水解）和低溫（100℃）熱水解相比，高溫（120℃、150℃）的熱水解使甲基汞發生了顯著的去甲基化（從4.24 ng/g降低到0.95ng/g）。值得注意的是，高溫熱水解同步激活了厭氧消化前期水解酸化階段的汞甲基化和后期產甲烷階段的甲基汞去甲基化，但最終甲基汞的去甲基化占主導。基于高通量測序等手段，明確了污泥高級厭氧消化過程中汞甲基化、甲基汞去甲基化作用的相關微生物種群和hgcA、merA等功能基因的演變特征。
該研究成果明確了高級厭氧消化對污泥中甲基汞的削減作用，為降低污泥汞污染的環境健康風險提供了科學支持，具有重要的現實意義。
以上研究工作得到了北京市自然科學基金項目資助。
論文第一作者為劉吉寶助理研究員，通訊作者為魏源送研究員。
論文連接詳見：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389420323001
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960852421017363
水污染控制實驗室
