污水污泥资源化利用是循环经济发展的核心环节之一，污泥富含氮、磷、有机质等农用养分，具备制备有机肥的良好潜力。但污泥中残留的重金属、药物、个人护理品等各类微污染物，是制约污泥堆肥农用、造成土壤二次污染的核心瓶颈。传统堆肥工艺仅能实现污泥基础腐熟，对顽固微污染物降解能力薄弱，难以满足高标准农用要求。

在众多微生物修复菌种中， 草酸青霉（ Penicillium oxalicum XD 3.1） 凭借独特的代谢功能与环境适应性，成为污泥无害化堆肥的优质功能菌株。西班牙格拉纳达大学科研团队开展99天户外中试试验，依托真实厂区工况，系统对比草酸青霉单一应用、半透膜覆盖单一应用、二者联合应用的污泥堆肥效果，明确了该菌株在污染物降解、养分提升、菌群调控等方面的应用价值。相关成果发表于期刊《Toxics》。

一、试验设计

试验地点为西班牙格拉纳达EIDER生态工业回收厂区，以脱水消化污泥与橄榄修剪废弃物为堆肥原料，试验总周期99天。试验设置四组平行堆体，分别为：

1. 1. CP对照组 ：常规传统堆肥，无覆膜、无菌种接种
2. 2. CoP覆膜组 ：仅采用半透膜覆盖堆体，不接种菌种
3. 3. PeP生物强化组 ：仅接种草酸青霉，不覆膜
4. 4. CoPeP联合组 ：半透膜覆盖结合草酸青霉生物强化处理

菌种接种统一在第0、7、21、30天分次施加孢子悬液，各组除试验变量外，养护、翻堆、补水等操作保持一致。

二、草酸青霉对堆肥理化品质与重金属的改良作用

所有处理组成熟堆肥均符合西班牙 RD 506/2013 标准，达到B类肥料等级，且全部通过种子发芽毒性试验，满足农用基础标准。

1. 养分提升效果

接种草酸青霉的PeP、CoPeP处理组，堆肥成品的五氧化二磷、氧化钾、氧化钙、氧化镁等植物中微量营养成分含量，显著高于对照组与单纯覆膜组，草酸青霉可通过微生物矿化作用，分解污泥惰性有机质，释放可被植物利用的有效养分。

2. 重金属去除效果

各处理组均可不同程度降低污泥重金属含量，其中Zn、Cr、Pb、Hg、Cd在生物强化处理下去除效果更为显著，主要依托青霉菌丝的吸附作用实现重金属减量。CoPeP联合处理组的铜含量出现轻微上升。

各组重金属削减率具体数据：

• • PeP（草酸青霉单独组）：Zn 68.31%、Cu 51.24%、Cr 78.08%、Ni 29.41%、Pb 55.15%、Hg 60.00%、Cd 37.50%

三、草酸青霉对新兴微污染物的降解能力

试验检测7类污泥典型新兴微污染物，涵盖药物、个人护理品、激素等常见污染类型。

污染物名词释义

• • 卡马西平 ：常用抗癫痫药物，属于环境中典型难降解顽固性药物微污染物，常规堆肥工艺难以去除，易在土壤中累积造成长期污染
• • DEET（避蚊胺） ：通用蚊虫驱避活性成分，属于个人护理类难降解微污染物
• • 氧氟沙星 ：广谱抗生素类药物污染物
• • 雄烯二酮 ：激素类新型污染物
• • 普萘洛尔 ：心血管治疗类β受体阻滞剂药物
• • 厄贝沙坦 ：降压类药物污染物
• • MDMA ：管制精神类微量污染物

核心试验结果

绝大多数污染物（氧氟沙星、雄烯二酮、普萘洛尔、厄贝沙坦、MDMA）在四组处理中均实现大幅降解。雄烯二酮在PeP组降解率达到91.47%，为各组最高。

卡马西平为本次试验重点关注的顽固污染物， 仅PeP草酸青霉单独处理组可实现降解 ，其余对照组、覆膜组、联合组均未实现有效去除，存在污染物富集现象。研究表明，草酸青霉可通过菌丝吸附、菌株CYP450酶系催化、与污泥土著微生物协同作用的多重机制，实现卡马西平降解。

DEET在覆膜处理体系中出现富集现象，无覆膜的草酸青霉单独处理体系未出现该问题。

四、草酸青霉对堆肥微生物群落的调控作用

堆肥全过程中细菌为优势菌群，微生物数量整体远高于真菌。单纯半透膜覆盖处理会降低堆体微生物丰富度，而接种草酸青霉可有效提升堆体细菌、真菌群落的丰富度与多样性，稳定优势菌群结构。

草酸青霉接种不会破坏污泥土著微生物群落，环境适配性良好。PeP处理组可维持堆体更长的嗜热阶段，提升微生物活性，促进有机质腐熟稳定。

五、植物毒性检测结果

堆肥种子发芽试验结果显示，所有处理组最终堆肥发芽指数均高于90%，其中CoP、CoPeP覆膜处理组发芽指数超过100%。所有处理的堆肥成品均完全腐熟，无植物毒性，农用安全性良好。

六、试验结论

1. 1. 草酸青霉生物强化处理可提升堆肥磷素营养含量，有效降低污泥重金属含量，也是本次试验中唯一可实现卡马西平降解的堆肥处理方式。
2. 2. 半透膜覆盖与草酸青霉联用，可提升堆体微生物多样性与细菌丰度，优化堆体微生态结构。
3. 3. 四种处理工艺制备的成熟堆肥，均达到B级农用肥料标准，可安全用于农业土壤改良。
4. 4. 半透膜覆盖可实现堆体保水稳温，但单独使用对顽固微污染物降解能力有限，搭配草酸青霉可优化整体堆肥效果。

七、研究局限

1. 1. 半透膜覆膜环境下，DEET易出现污染物富集问题。
2. 2. 菌种与覆膜联合处理体系中，存在轻微铜元素累积现象。
3. 3. 草酸青霉降解卡马西平的复合作用机制，仍有待进一步深入解析。

引用来源

Angeles-de Paz G, Díaz-Moreno M Á, Trujillo-Reyes Á, et al. Comparison of Bioaugmentation and Semipermeable Cover as Strategies for Micro-Pollutant Removal in Sewage Sludge Composting[J]. Toxics, 2025, 13(8): 620. https://doi.org/10.3390/toxics13080620