厌氧消化技术用于处理易降解生物质废弃物，具有大幅度减污降碳的潜力，而厌氧反应器经常面临的胁迫失稳是厌氧消化技术处理效能提升的关键瓶颈。构建厌氧反应器胁迫失稳预警系统是提升厌氧消化技术处理效能的抓手，核心难点在于遴选敏感且易监测的靶向预警因子。而目前厌氧消化过程监测的主要挑战在于，传统的运行监测指标（如pH值、碱度和挥发性脂肪酸等）往往滞后于实际的微生物性能。
近日，生物燃气与环境工程中心发表了题为Microbial volatile organic compounds produced during the anaerobic digestion process can serve as potential indicators of microbial community stability”的研究论文，从微生物代谢角度提出并验证了采用挥发性有机物作为厌氧反应器胁迫失稳预警因子的可行性。
本研究提出挥发性有机化合物作为反映微生物代谢特征的新指标，并评估了其在有机负荷胁迫条件下指示厌氧消化反应器运行稳定性的能力。结果表明：烯烃、醇类、醛类、酮类和芳香族化合物对有机负荷胁迫表现出明确的响应，并且这些挥发性有机化合物与特定的细菌属（(Syntrophomonas, Defluviitoga, 和Fastidiosipila）和古菌属（Methanobacterium, Methanoculleus 和Methanosarcina）呈现出显著的共现关系，表明它们是这些挥发性有机化合物释放的实际贡献者。以上研究结果证实挥发性有机化合物可以作为厌氧反应器运行性能的指示指标。
相关研究成果发表于生态环境领域知名期刊，Water Research（Nature Index）上。论文的第一作者为生物燃气与环境工程中心科研助理路冬雪和山东理工大学联合培养硕士研究生李敏，通讯作者为生物燃气与环境工程中心聂二旗博士与付善飞研究员。该工作获得了山东省自然科学基金，泰山学者和中国博士后基金会资助计划等项目的支持。
论文DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.123286
