《Journal of Chromatography B》：Developing resilient multi-pollutant detoxifying bacterial consortia with strains derived from earthworm gut, vermicomposting, and composting systems: A tryst with large-scale MSW valorization destiny in a real-world urban scenario
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建立适用于现场的市政固体废物（MSW）安全资源化策略，对于推进清洁生产（Cleaner Production）和循环废物管理至关重要，尤其是在MSW受到重金属和有机微污染物复合污染的情况下。本研究探索了从蚯蚓堆肥和堆肥过程中分离的301株不同细菌菌株，其中24
建立适用于现场的市政固体废物（MSW）安全资源化策略，对于推进清洁生产（Cleaner Production）和循环废物管理至关重要，尤其是在MSW受到重金属和有机微污染物复合污染的情况下。本研究探索了从蚯蚓堆肥和堆肥过程中分离的301株不同细菌菌株，其中24株首次表现出对Pb、Cr、Cu、氯氰菊酯（cypermethrin）、毒死蜱（chlorpyrifos）、双氯芬酸钠（sodium diclofenac）和卡马西平（carbamazepine）的高去除效率（约5-97%）。选定的蚯蚓堆肥和蚯蚓肠道来源的菌株（例如产碱假单胞菌（Pseudomonas alcaligenes）VC1和磷食假单胞菌（Fictibacillus phosphorivorans）EW1）显示出优异的多污染物降解功效、环境抗逆性（pH 4–9；4–50 °C）及相互相容性。最终，研究人员开发并放大了五个生态相容的细菌联合体。机理评估表明，污染物减少主要通过生物积累（bioaccumulation）和生物转化（biotransformation）发生，这由增强的酶活性（漆酶（laccase）、过氧化物酶（peroxidase）和碱性磷酸酶（alkaline phosphatase））所证实。三个表现最佳的联合体（Con-1、Con-3和Con-5）在真实市政条件下30天内显著（>50%）减少了约250 kg MSW的质量，降低了目标污染物的最终浓度，实现了约50-80%的预期甲烷（CH4）减排，并实现了显著的养分（N-P-K）富集。金属形态分析（Metal fractionation）和Cr(VI)/Cr(III)形态分析显示其通过氧化还原介导转化为低迁移性形态。同时，液相色谱-质谱联用（LC–MS）阐明了目标及若干非目标有机污染物的矿化或转化。总体而言，源自蚯蚓和蚯蚓堆肥的细菌联合体（Con-3、Con-1和Con-5）通过结合污染物修复、养分回收和减排，实现了低成本、可现场扩展的受污染MSW资源化。所提出的方法为分散式MSW管理提供了经济可行、实用且符合清洁生产的策略，并支持现实场景中的循环经济转型。
该研究发表于《Journal of Chromatography B》，针对全球城市化进程中产生的巨量市政固体废物（MSW）及其伴随的重金属与有机微污染物复合污染问题，探讨了微生物驱动的原位资源化策略。当前，尽管堆肥和蚯蚓堆肥技术因其简便性和成本效益被广泛应用，但在实际现场条件下，特别是针对含有有毒金属、农药和药物残留等多污染物的异质性废物，缺乏有效的微生物联合体修复技术，且对于蚯蚓相关微生物作为联合体候选者在原位MSW资源化中的应用尚属空白。为此，研究人员开展了此项研究，旨在开发一种集污染物修复、养分回收和减排于一体的现场适用性清洁生物转化技术。研究结果表明，源自蚯蚓肠道及堆肥环境的细菌联合体能够高效稳定MSW，实现多污染物同步解毒，并显著降低温室气体排放，为分散式废物管理和循环经济提供了可行的解决方案。
在研究技术方法上，研究人员首先利用MSW与牛粪（CD）混合物进行蚯蚓堆肥和好氧堆肥，从中分离出301株细菌。随后，通过体外实验评估这些菌株对特定金属（Pb、Cr、Cu）、农药（氯氰菊酯、毒死蜱）和药物（双氯芬酸钠、卡马西平）的去除效率。在此基础上，筛选出具有环境耐受性和相容性的菌株构建五个细菌联合体（Con-1至Con-5）。研究人员采用酶活检测、液相色谱-质谱联用（LC-MS）分析污染物转化产物，并结合金属形态分级与Cr价态分析，揭示了修复机理。最后，在真实的市政垃圾场条件下进行了约250 kg规模的中试试验，监测废物减量、养分变化及甲烷减排效果。
研究结果部分显示，在“Vermicomposting and aerobic composting”（蚯蚓堆肥与好氧堆肥）环节，研究人员确立了利用Eisenia fetida进行蚯蚓堆肥及传统堆肥的标准化流程，为后续微生物筛选提供了基质。“Characteristics of raw materials and their changes through vermicomposting and composting”（原料特性及其在蚯蚓堆肥和堆肥过程中的变化）分析表明，蚯蚓堆肥相较于传统堆肥能更有效地降低总有机碳（TOC），中和底物碱性，说明蚯蚓系统更有利于微生物群落的富集。
关于“Conclusions”（结论），研究人员证实，从蚯蚓堆肥和堆肥系统中分离的细菌联合体（特别是Con-1、Con-3和Con-5）在真实现场条件下表现出卓越的性能。这些联合体不仅实现了MSW的快速稳定化和养分（N-P-K）富集，更重要的是通过生物积累和生物转化机制，有效清除了包括重金属、农药和药物在内的多种污染物。此外，该技术还实现了50-80%的甲烷（CH4）减排潜力，证明了其作为一种清洁生产技术（Cleaner Production Technology）的可行性。
在“CRediT authorship contribution statement”（作者贡献声明）中，明确了Himadri Mandal、Jimoni Deka等人负责初稿撰写、可视化及数据分析等工作，所有作者共同完成了方法论构建与研究调查。“Declaration of competing interest”（利益冲突声明）指出作者不存在潜在竞争利益。“Acknowledgement”（致谢）部分则说明了研究得到了ANRF/CRG/2021/002442等多个项目资助，并获得了Tezpur Municipal Authority的场地支持。
综合讨论与结论部分，研究人员指出，微生物介导的原位固体废物资源化和多污染物净化策略为解决现实世界中的废物管理难题提供了可持续方案。本研究成功填补了利用蚯蚓相关微生物联合体进行大规模原位MSW资源化及多污染物修复的研究空白。通过将蚯蚓肠道及堆肥衍生的细菌联合体应用于现场，不仅实现了污染物的高效解毒，还通过降低甲烷排放和回收养分，显著提升了MSW管理的环境经济效益，有力支持了向循环经济模式的过渡。
