近期,有机固体废物处理与资源化领域顶级期刊《Waste Management》(JCR Q1区,中科院2区TOP期刊,影响因子7.1)正式发表西南交通大学生命科学与工程学院“资源微生物技术”邱忠平教授团队的研究成果“Deciphering the driving mechanism of microbial community for rapid stabilization and lignocellulose degradation during waste semi-aerobic bioreactor landfilling with multifunctional microbial inoculum”。论文通讯作者为邱忠平教授,第一作者为吴明蔧老师,西南交通大学生命科学与工程学院为第一通讯单位。

传统填埋场因难降解木质纤维素含量高、渗滤液有机负荷大,面临稳定化周期长、土地资源浪费及二次污染风险高等突出问题;准好氧生物反应器填埋场(SABL)虽通过优化氧环境提升了降解效率,但微生物功能活性不足仍制约稳定化进程。针对上述挑战,本研究创新性地构建了集靶向木质纤维素降解、渗滤液脱毒与除臭功能为一体的多功能微生物菌剂(MMI),并系统解析其驱动SABL快速稳定化的微生物互作机制。研究表明:LD + LT + DM复合菌剂(G4)较对照组(CK)及其他MMIs处理组(G1-G3)显著提升挥发性有机物的降解率9.72-45.03%,同步实现渗滤液化学需氧量(COD,10.34-51.85%)与氨氮(80.71-90.95%)的高效削减,且纤维素与半纤维素的降解率分别较对照组提高0.99倍和1.94倍。微生物群落分析表明,多功能微生物菌剂LD + LT + DM通过重塑SABL微生物群落结构,使外源功能菌包括肠杆菌属(Enterobacter)、鞘氨醇杆菌属(Sphingobacterium)和链霉菌属(Streptomyces)等成功定殖,重塑SABL微生物群落互作网络,协同激活土著功能菌群参与有垃圾降解与转化。此外,MMI引入使得微生物互作网络显著增强,伴随11种标志性功能微生物以及木质纤维素降解/氨氮转化相关酶与功能基因丰度显著提升,形成以“外源-土著协同代谢”为核心的高效功能菌群体系。该研究为突破富含木质纤维素垃圾填埋场的稳定化技术瓶颈、实现渗滤液污染过程控制提供了兼具微生物机制解析与工程应用潜力的创新性解决方案。

文章亮点:
² MMI(LD + LT + DM)显著提升木质纤维素降解效率,促进SABL稳定化,降低环境负荷。
² MMI引入显著提升外源功能菌属丰富,富集木质纤维素降解酶和氮代谢基因。
² MMI激活土著功能微生物,协同促进有机质分解。
² LD + LT + DM复合菌群优化SABL微环境,强化微生物互作潜能。

本研究得到国家自然科学基金(51978576、42207021)、四川省重点研发计划(2023ZHCG0058、2025ZNSFSC0194、2024NSFSC0131)等项目的资助。
论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0956053X25000078
通讯作者主页:https://faculty.swjtu.edu.cn/qiuzhongping/zh_CN/

第一作者简介:吴明蔧老师,生命科学与工程学院,主持国家自然科学基金青年项目、四川省自然科学基金面上项目等科研项目6项,以第一/通讯作者身份在Journal of Hazardous Material, Bioresource Technology, Journal of Cleaner Production, Ecotoxicology and Environmental Safety, Waste Management等期刊发表论文10余篇,授权专利2项,个人主页: 西南交通大学教师主页 吴明蔧--中文主页--首页 (swjtu.edu.cn)。