VK圖顯示了分子組成分布與生物降解性關聯，原始DOM中僅有約10%的CHO化合物被降解，而CHON化合物表現出更高的生物降解性（42%被去除）。新生成的CHO和CHON化合物主要富集在木質素/CRAM和單寧區域，其O/C（0.3-0.8）和H/C（0.8-1.8）分布與上流式厭氧污泥床反應器相似，提示微生物代謝在DOM轉化中起主導作用。160℃預處理顯著提升DOM去除效率，29%的CHO和32%的CHON化合物被降解（圖4e、4e）。這些被去除的化合物多具有低芳香性/極性的特征（高H/C、低O/C），對應蛋白質/氨基糖及不飽和烴類。而殘留化合物的化學多樣性增加（從1958種增至2236種），主要分布于低O/C和H/C區域，反映高溫下污泥與食物垃圾的劇烈分解導致難降解組分占比上升。

200℃預處理后，61%的CHO化合物難以降解，其H/C和O/C值降低，且在蛋白質/氨基糖區域的分布減少。這歸因于美拉德反應和深度分解產生的疏水/芳香性物質（低O/C、H/C），顯著抑制生物降解性。盡管如此，AnMBR微生物仍能將多樣化的DOM轉化為相似終產物，表現為AD處理后DOM的O/C值上升、H/C值下降，揭示微生物對高氧化態化合物的優先降解偏好。針對溶解性有機物（DOMs）中富含木質素/CRAM結構的CHO和CHON分子，研究采用Kendrick質量缺陷（KMD）分析追蹤其生物降解轉化規律。

結果顯示，污泥和食物垃圾中的DOM由大量-CH?同系物構成，研究過程中，458種低名義碳氧化態（NOSC）的-CH?同系物被完全去除，表明此類化合物具有更強的生物降解性。化合物分布呈現顯著空間規律：被降解的分子集中分布于高碳數區域（C>15），而殘留及新生成的化合物分散在低碳數區域（C<30）。這種分布特征表明，生物降解過程中木質素/CRAM類結構的CH?基團逐漸減少，分子碳鏈發生斷裂或重組。

圖5 160℃THP及AD后DOMs中CHO與CHON分子Kendrick質量缺陷分析（KMD）-碳原子數分布圖及局部放大區域

160℃和200℃處理的DOMs以Nx族為主，其中N2向N1的轉變反映了AD過程中含氮有機物的分解及分子量降低。原始DOMs則以Ox族為主，經AD后氧原子數增加至每分子9個，表明CHO類有機物逐步轉化為高氧或含氮化合物。在難降解分子中，517-616種相同分子在原料與消化液中呈現顯著差異性。多酚類與高不飽和酚類化合物與THP溫度呈正相關，而脂肪族化合物呈負相關。多酚類降解主要涉及苯環或側鏈的氧化，但穩定共軛環結構會抑制完全礦化（如木質素衍生物）。脂肪族化合物與CHON類化合物對溫度的相反相關性證實了美拉德反應的增強及還原糖參與的縮合反應，與表1中CHON含量上升一致。此外，消化液中CHO化合物的豐度異質性表明其降解能力優于CHON類頑固分子。

圖6原始DOMs（a）、160℃（b）及200℃（c）DOMs Nx和Ox分布；原料中CHO（d）和CHON（e）及消化液中CHO（f）和CHON（g）化合物的Person相關性分析

AnMBR消化液中的殘留DOMs主要由木質素/CRAM和脂質/蛋白質結構組成，表明THP可能降低不穩定有機物（如脂質、蛋白質）濃度，但增加腐殖酸和脂質代謝產物。檢測到苯系物、吡咯烷、吡啶等極性化合物及類黃酮、甾體等代謝物，其中吡咯烷（C20H34N4O7）及長鏈脂肪酸（如ω-羥基十八酸，C18H36O3）在200℃處理后的基質和消化液中均存在，其豐度僅輕微下降（8.87%→8.01%），表明AD可實現對難降解物質的部分降解，但需要延長更多的停留時間。

圖7 THP溫度對消化液DOMs組成的影響

本研究探討了熱水解預處理（THP）對污水污泥與餐廚垃圾共消化基質中溶解性有機物（DOMs）的影響及其對厭氧膜生物反應器（AnMBR）產甲烷性能的調控機制。研究發現：160℃處理顯著提升DOMs豐度與化學多樣性（SCOD達6.35±0.09 g/L，DOMs分子式數量達9031個），并促進AnMBR產甲烷峰值（182.7±18.9 mL/L/d，較初始生物質提升1.74倍）。200℃處理導致60.12%的DOMs為含氮難降解化合物（如呋喃、吡啶、吡嗪等美拉德反應產物），抑制系統效能。Kendrick質量缺陷（KMD）分析表明，低氧化態（NOSC）、高H/C和低O/C的-CH?同系物更易被降解。THP通過調控微生物多樣性，富集有機物降解菌（如擬桿菌門、厚壁菌門）和產甲烷菌（如甲烷絲狀菌屬、甲烷桿菌屬），加速有機物代謝并提升甲烷產量。