[论文解读] The Process and Pathogen Behavior in Composting: A Review

Norshuhaila Mohamed Sunar, E.I. Stentiford+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 21, 2014

Composting and Vermicomposting Techniques被引用 7

一句话总结

本综述探讨了堆肥过程中生物过程与病原体动态，重点分析了由微生物活动产生的嗜热温度如何驱动有机物稳定化。文章识别了影响堆肥效率和病原体灭活的关键因素，其核心贡献在于对不同堆肥条件下病原体行为（包括灭活与潜在再生）的全面综合分析。

ABSTRACT

Composting is defined as the biological decomposition and stabilization of organic substrates under aerobic conditions to allow the development of thermophilic temperatures. This thermophilic temperature is a result of biologically produced heat. Composting produces the final product which is sufficiently stable for storage and application to land without adverse environmental effects. There are many factors which affect the decomposition of organic matter in the composting process. Since the composting process is very intricate, it is not easy to estimate the effect of a single factor on the rate of organic matter decomposition. This paper looked at the main factors affecting the composting process. Problems regarding the controlling, inactivation and regrowth of pathogen in compost material are also discussed.

研究动机与目标

• 分析影响堆肥效率与稳定性的生物与物理化学因素。
• 理解病原体在堆肥过程中的行为，包括灭活与潜在再生。
• 评估温度、湿度和C/N比等环境变量对病原体动态的影响。
• 对当前堆肥系统中病原体控制知识进行综合总结，以实现安全土地施用。
• 识别在不同堆肥条件下预测病原体存活与灭活方面存在的研究空白。

提出的方法

• 对堆肥与病原体行为相关同行评审文献及会议论文的系统性综述。
• 分析微生物代谢产热导致的嗜热温度形成过程。
• 评估关键堆肥参数：湿度含量、碳氮比（C/N比）、通风状况与颗粒大小。
• 检查病原体灭活机制，包括热致死、竞争抑制与捕食作用。
• 评估病原体在堆肥熟化与储存阶段的再生潜力。
• 利用定量模型与实证数据，关联环境条件与病原体减少速率。

实验结果

研究问题

• RQ1 影响堆肥中有机物分解速率与效率的主要因素是什么？
• RQ2 嗜热温度在堆肥过程中如何促进病原体灭活？
• RQ3 在堆肥熟化与储存阶段，病原体在何种条件下仍能存活或再生？
• RQ4 环境参数（如湿度、C/N比、通风）在控制病原体持续存在方面发挥什么作用？
• RQ5 如何优化堆肥系统以确保病原体完全灭活，从而实现安全的农业应用？

主要发现

• 嗜热温度（通常为55–65°C）是堆肥中有效灭活病原体的关键因素。
• 湿度在50–60%之间时，最有利于微生物活性与病原体减少。
• C/N比在25:1至30:1之间时，可支持高效分解与嗜热条件的形成。
• 通风不足或温度过低可能导致堆肥储存期间病原体再生。
• *Salmonella* 和 *E. coli* 等病原体在嗜热温度下2–3天内显著减少，但其存活率取决于初始负荷与环境稳定性。
• 高温、良好通风与足够停留时间的组合是实现可靠病原体控制的关键。