3.3.4 減少臭味氣體和溫室氣體排放
傳統好氧堆肥過程中會產生大量的微生物惡臭氣體(含氮化合物、含硫化合物以及其他揮發性有機物)和溫室氣體(CO2、机固CH4、废堆肥中N2O)，用应用加重大氣汙染和溫室效應。微生物研究證實，机固在堆肥中添加微生物可以減少惡臭氣體和溫室氣體的废堆肥中排放研究了在堆肥中添加排硫硫杆菌(Thiobacillus thioparus) 1904 和硫磺對含氮和含硫氣體排放的影響，結果表明，用应用較單獨添加排硫硫杆菌 1904 或硫磺，微生物二者共同添加可以更有效地減少堆肥NH3、机固N2O 的废堆肥中累積排放量；而單獨添加排硫硫杆菌 1904 在減少 H2S、甲基硫化物、用应用甲硫醇、微生物二甲基二硫的机固累計排放量以及增加堆肥產品中有效硫含量方麵的效果更加顯著，排硫硫杆菌有助於硫的废堆肥中氧化，促進有機硫和元素硫向硫酸鹽轉化，有效提高堆肥中有效硫的比例]。盧彬等在牛糞與稻殼混合堆肥中接種 0.3%的自製複合微生物菌劑，研究菌劑對溫室氣體排放的影響，結果表明，接種微生物菌劑可減少溫室氣體的放，與空白對照組相比，接種組 CH4 和 N2O 排放量分別減少 33%和 45%。堆肥中臭味氣體和溫室氣體的產生是不同類型微生物代謝活動的結果，通過組學方法研究添加微生物對堆肥土著微生物群落組成和結構的影響，找出堆肥中對這些氣體的產生起到主要作用的微生物類群，能夠更有針對性地實現減少臭氣和溫室氣體排放的目的。
3.3.5 去除抗生素和抗生素抗性基因
隨著畜禽養殖業的迅猛發展，抗生素的使用量大幅增加，但畜禽對抗生素難以完全吸收和代謝，大量抗生素及其代謝產物隨糞便或尿液排出。排出的抗生素如果不加處理，不但汙染了環境，還會導致環境中抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes，ARGs)的產生和富集，增加病原微生物耐藥菌株產生的風險。畜禽糞便中的抗生素殘留嚴重製約了其資源化利用，已經成為亟待解決的問題。
好氧堆肥可以在一定程度上去除抗生素，但好氧堆肥過程中抗生素的降解效果受到堆體溫度、微生物活性、抗生素種類和初始濃度、通風方式等因素的影響，使得好氧堆肥並不能完全去除抗生素，堆肥產品中依然存在抗生素殘留。一些從特定環境中分離的微生物能夠降解抗生素，可以通過添加來提高堆肥過程中抗生素的降解速率。研究發現，在堆肥的起始階段和腐熟階段分兩次接種由伯克霍爾德(Burkholderia)、蒼白杆菌(Ochrobactrum)和念珠菌(Candida)組成的複合菌劑，對於強力黴素的去除率增加了約 7.13%， 而且能夠降低四環素抗性基因傳播的風險。肖禮等研究了在豬糞堆肥中添加白腐真菌以及白腐真菌、氨化和硝化菌劑的混合菌劑對豬糞中四環素類抗生素的降解影響，實驗結果表明，添加菌劑可以加速堆肥過程中四環素的降解。目前，對於好氧堆肥過程中抗生素降解的機理以及這個過程中微生物群落的變化尚未完全清楚，仍需深入研究。此外，通過添加微生物提高好氧堆肥過程中抗生素的降解效率具有良好的發展潛力，應繼續研究微生物降解抗生素的機理，篩選培育高效抗生素降解菌株，探索適宜抗生素降解菌株發揮功能的堆肥參數，為相關應用奠定基礎。
除了去除抗生素，好氧堆肥也能夠在一定程度上去除堆體中的 ARGs，但同樣存在無法完全消除的問題，使得堆肥產品中依然存在 ARGs。ARGs 主要以水平基因轉移(Horizontal Gene Transfer，HGT)方式傳播，它們可以整合到質粒、整合子和轉座子等可移動基因元件(Mobile Gene Elements，MGEs)中，進而在菌株之間傳播，增加耐藥菌產生的風險。如何高效消除堆肥中的 ARGs 成為大家關注的重點。許多研究揭示在堆肥中添加微生物可以降低 ARGs 的豐度。Hu 等研究發現，在堆肥中添加纖維素降解菌能夠抑製堆肥中潛在的病原菌，從而減少 ARGs 潛在宿主的數量，降低可移動遺傳元件(MGEs)的相對豐度，從而抑製了水平基因轉移的發生，這兩方麵因素共同導致堆肥中 ARGs 相對豐度的降低。研究不同接種量的枯草芽孢杆菌(B. subtilis)對堆肥中 ARGs 和 MGEs 豐度的影響，結果表明，接種 0.5%的枯草芽孢杆菌不會影響 ARGs 的絕對豐度，但可以顯著降低 ARGs的相對豐度以及堆肥產品中病原菌的數量。總體來說，添加微生物去除堆肥中 ARGs 的研究還處在初期階段，關於添加微生物去除 ARGs 的機製仍待深入研究。
3.3.6 鈍化或去除重金屬
由於部分重金屬具有促進畜禽生長和提高免疫力等作用，因此畜禽養殖飼料中添加了過量的 Cu、Zn、As 等重金屬，而大部分重金屬不能被機體吸收而隨糞便排出，使得畜禽糞便中普遍存在重金屬超標的現象。此外，市政汙泥、生活垃圾等材料也含有一定量的重金屬。這些原料如果未被妥善處理就施入土壤，必然造成土壤重金屬汙染，危害植物生長以及人類健康。
目前，對於重金屬汙染的治理主要有兩個思路，即鈍化重金屬和去除重金屬。研究表明，好氧堆肥可以實現重金屬的鈍化，降低重金屬的生物活性和毒性。堆肥鈍化重金屬的原理主要是堆肥過程中發生腐殖化作用形成胡敏酸等複雜的大分子腐殖類物質，可以與堆體中的重金屬發生絡合，降低重金屬的生物有效性。此外，堆體中部分微生物類群也可以對重金屬進行吸附和轉化，降低重金屬的毒性。盡管如此，堆肥結束後堆體內依然存在較高含量的生物有效態重金屬，嚴重製約了有機肥的推廣和應用。在堆肥過程中添加鈍化劑可以提高重金屬鈍化效率，降低重金屬的生物有效性，從而降低環境汙染風險。目前，常用的鈍化劑包括物理鈍化劑、化學鈍化劑和生物鈍化劑等。其中，物理鈍化劑存在與堆肥產品難分離、鈍化效率不高等問題，仍需進一步研發高效鈍化劑。化學鈍化劑對重金屬鈍化效果較好，但易對環境造成二次汙染。與上述兩類材料相比，生物鈍化劑具有易獲得、投資少、無二次汙染、產物大多穩定無害等優勢，因此擁有巨大的發展潛力。白腐菌等真菌是研究較多的應用於堆肥的生物鈍化劑。研究發現，在堆肥中添加黃孢原毛平革菌(P. chrysosporium)可以提升對 Zn、Pb、Cu、Ni 的鈍化效果，效果的提升可能與黃孢原毛平革菌促進腐殖質形成有關的研究則表明，添加黃孢原毛平革菌可以提高Cu、Pb、Cd 的鈍化效果，但對 Zn 的鈍化效果不明顯。也有研究將生物鈍化劑與其他鈍化材料複合使用，提高重金屬的鈍化效率。李冉等研究發現，豬糞堆肥中添加 24%花生殼生物炭和 1%由乳酸菌群、酵母菌群、芽孢杆菌群、光合細菌群及放線菌群等組成的複合菌劑對 Pb 表現出相對較強的鈍化能力，鈍化效率為 74.60%；添加 24%木屑炭和 1.5%菌劑對Cd 表現出相對較強的鈍化作用，鈍化效率為 58.13%。Wei 等分離堆肥中的胡敏素和重金抗性細菌，通過搖瓶吸附實驗評價兩者對重金屬的去除能力，實驗結果表明，胡敏素與重金屬抗性細菌結合使用可以更有效地去除重金屬並提高細菌群落的多樣性和生物量，使用從堆肥腐熟期分離的胡敏素後這種協同效果更為明顯；結構方程模型表明，微生物生物量和胡敏素腐殖化程度是影響重金屬生物吸附的關鍵因素，該結果證明將堆肥腐熟期來源的胡敏素與重金屬抗性細菌結合使用可以促進重金屬的去除，為減少堆肥中重金屬汙染提供了一種環保型的可能手段。目前對於生物鈍化劑的研究依然不足，生物鈍化劑對堆肥中重金屬的鈍化效果已在相關研究中得到驗證，但其鈍化重金屬的機理尚無深入的研究，進一步探索生
物鈍化劑發揮作用的機理，可以為生物鈍化劑的應用提供理論基礎。此外，還應加強對於生物鈍化劑與其他鈍化材料複合使用的研究，研發新型高效複合鈍化劑，提高堆肥重金屬鈍化效率。
重金屬的鈍化可以降低堆體中重金屬的毒性，減少堆肥產品的環境汙染風險，但並不能移除堆肥產品中的重金屬，在特定條件下，非活性態重金屬可能再次轉變成生物活性態重金屬，威脅人類健康。提出一種利用微生物和吸附材料去除堆肥中重金屬的方法，即先在堆肥中添加功能微生物來吸附其中的重金屬，隨後將攜帶重金屬的微生物通過吸附材料吸附，從而去除重金屬。隨後的實驗結果證實，在堆肥中添加具有良好吸附能力的微生物類芽孢杆菌(Paenibacillus sp.) WP-1 和開目芽孢杆菌(B. gaemokensis) EB-28，以海綿或棉花作為吸附材料，可以有效去除堆肥中的 Cu、Zn、Pb、Cr、Cd，但對 Ni 沒有去除效果。該研究為消除堆肥中的重金屬提供了新的思路，下一步應繼續挖掘能夠在堆肥中存活並高效吸附重金屬的微生物，評價不同添加微生物與吸附材料搭配對重金屬的去除效率，為此方法的實際應用奠定基礎。
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