堆肥 - 添加到土壤中以帮助植物生长的有机材料 - 被园丁广泛使用，因为它可以改善土壤健康并减少垃圾填埋场中有机废物的数量。尽管有几项研究着眼于商业堆肥，但很少有人调查后院堆肥样品。在一项新研究中，研究人员测量了两种堆肥中病原体的数量。
“后院堆肥和商业堆肥的主要区别在于成分。后院堆肥由植物性材料制成，如蔬菜残渣和咖啡渣，因为在线教程推荐它们。此外，动物源材料更难堆肥。另一方面，许多商业堆肥都是用农家肥制成的，”阮实验室的研究生毛玉清说。
无论来源如何，堆肥过程通常(但并非总是)可以去除病原体，因为它涉及多个高温阶段。“可能有一些病原体能够存活下来，要么是因为它们耐热，要么是在后期引入，”毛说。
研究人员从 Urbana-Champaign 的两名园丁那里收集了后院堆肥样本，并使用了从超市购买的六种商业堆肥。他们还使用了两个对照样品：从未用堆肥处理过的土壤和未经过高温处理的未成熟堆肥。他们提取了 DNA 样本并使用 qPCR 来识别和测量特定基因的丰度。
“我们研究了空气传播和食源性病原体。人们通常更关心后者，因为他们使用堆肥种植蔬菜，”毛说。研究人员研究了食源性病原体大肠杆菌和沙门氏菌，以及空气传播病原体分枝杆菌、嗜肺军团菌和铜绿假单胞菌。由于细菌具有很长的 DNA 序列，因此该研究侧重于遗传标记——每个生物体独有的基因。
“我们在我们的样品中没有发现任何沙门氏菌，大肠杆菌只存在于未成熟的堆肥样品中，这意味着如果堆肥制作得当，它们不太可能被食源性病原体污染，”毛说。“另一方面，我们发现嗜肺军团菌存在于四个商业样本中，但没有出现在其他样本中。在后院和商业堆肥样本中都发现了另外两种空气传播的病原体。”
不幸的是，qPCR 方法无法区分活病原体和死病原体。研究人员希望他们能够改进仅检测活细胞的方法，以便他们能够更好地评估对人类的威胁。此外，他们希望研究更多样本来验证他们的结论。
该小组还研究了样本中抗生素抗性基因的数量。这些基因频率较高的细菌群落更有可能传播它们，从而导致危险的问题。“总体而言，未成熟的堆肥样品具有最高丰度的抗生素抗性基因，表明堆肥过程中的高温可能会降解其中一些基因，”毛说。
目前尚不清楚空气传播的病原体是如何进入堆肥样品的。研究人员现在正试图更好地了解污染源，以便他们可以帮助保护园丁。“我们还想看看什么样的堆肥条件最适合去除这些病原体和抗生素抗性基因，”土木与环境工程 Ivan Racheff 教授 Helen Nguyen (IGOH) 说。
毛为有兴趣使用动物粪便堆肥的园丁准备了一套指南，可在此处找到。
论文“后院和商业堆肥中病原体和抗生素抗性基因的量化”发表在《总体环境科学》上。农业和生物工程临床助理教授 Neslihan Akdeniz 是该论文的合著者，并利用她在牲畜粪便堆肥方面的专业知识。
这项工作由伊利诺伊大学香槟分校可持续发展、能源和环境研究所、国家食品和农业研究所、环境保护署和美国农业部资助。
