刘珺婉，郑国砥*，郑海霞，陈同斌，于 豹，石晓晓，马 闯

    (1 中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心，北京 100101；2 中国科学院大学资源与环境学院，北京 100049；3 郑州轻工业大学材料与化学工程学院，河南 450000)

    堆肥后土地利用是城市污泥等有机废物处理处置的重要途径之一。城市污泥堆肥可以给作物提供氮、磷、硫等必需营养元素[1-2]，改良土壤物理结构(饱和导水率、土壤容重、总孔隙率、保水能力等)[3-4]，降低土壤重金属污染危害[5]。但是，在污泥堆肥过程中会有大量的氮、硫损失，氮损失主要通过NH3、N2O挥发[6-7]，硫损失主要通过H2S、CS2和甲硫醇、甲硫醚 (Me2S) 、二甲二硫醚 (Me2S2) 等挥发性有机硫等物质的散失[8]，这些挥发性气体，会刺激人体呼吸道，损害内分泌和神经系统，诱发癌症[9]。目前对有机物堆肥过程的氮循环研究比较充分，但关于硫循环的研究比较少，这与硫转化过程中间产物复杂有关。

    虽然现代的堆肥多采用好氧堆肥，但堆肥过程中常因供氧不足，堆体内部某些部位或在某个堆肥时段因缺氧而发生厌氧发酵，硫损失也主要发生在这一时期[10-11]。在厌氧条件下，城市污泥中硫的主要转化机制是半胱氨酸和蛋氨酸分别在蛋氨酸裂解酶和半胱氨酸裂解酶催化作用下，生物降解生成甲硫醇和H2S；H2S和甲硫醇经过甲基化能分别生成甲硫醇和Me2S；甲硫醇直接经过氧气等氧化物的非生物氧化生成Me2S[12-13]。除了有机硫的降解，污泥中一部分含硫有机化合物可被微生物异化成硫酸根离子，一部分可被异化成负二价硫 (HS-、S2-、H2S)，硫酸根离子能在硫还原菌作用下转化成负二价硫 (HS-、S2-、H2S)[14-15]。

    好氧条件下，城市污泥生物降解过程硫转化的生物机制更复杂，相关研究大多关注挥发性硫化物在堆肥过程的释放，而很少涉及堆体内的硫化物转化。城市污泥堆肥过程中，挥发性硫化物的产生主要受通风的影响，缺少氧气是H2S大量产生的重要原因，尤其在堆肥初期 (前40 h)[16-17]。有研究表明，保持堆体中的氧气浓度高于14%可以有效减少H2S的生成[16,18]。Zang等[19]发现，增大通风速率可以有效的降低猪粪与玉米芯混合堆肥过程中Me2S和Me2S2的释放浓度。

    硫是植物必需的营养元素，对提高作物产量和农产品品质非常重要[20-21]。农业上硫需求量和磷相当。调查发现，中国耕地土壤缺硫现象比较普遍，如安徽省耕地土壤缺硫概率较大，有效硫含量处于极缺 (< 10 mg/kg)、缺乏 (10～16 mg/kg) 与较缺乏(16～22 mg/kg) 水平的分别占总样本数的 13.76%、20.91%和18.43%[22] ......