近日，水科院淡水池塘養(yǎng)殖生態(tài)環(huán)境調(diào)控創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，在低溫工況下養(yǎng)殖尾水處理領(lǐng)域取得新進(jìn)展，研究成果“C4-HSL drives rapid biofilm formation in low-temperature aquaculture effluent: strengthening structural stability of biofilm and improving nitrogen removal efficiency”發(fā)表在國(guó)際環(huán)境科學(xué)權(quán)威期刊《Environmental Research》（IF=7.7，JCR一區(qū)），相關(guān)研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“AHLs高表達(dá)工程菌強(qiáng)化低溫養(yǎng)殖水處理系統(tǒng)生物膜細(xì)菌初始粘附的群體感應(yīng)機(jī)制”（項(xiàng)目編號(hào)：32473218）等項(xiàng)目的資助。研究生李軍霖、馬嘉豪為論文共同第一作者，李志斐副研究員為通訊作者。

 

　　水產(chǎn)養(yǎng)殖具有冬季集中排放尾水的特征，尾水處理面臨低溫（≤15℃）與低碳氮比（C/N≤5）的雙重壓力，導(dǎo)致水處理核心處理環(huán)節(jié)-生物膜啟動(dòng)遲緩、脫氮效能銳減，成為制約水產(chǎn)養(yǎng)殖處理的關(guān)鍵瓶頸。研究以高活性信號(hào)分子C4-HSL為破解低溫養(yǎng)殖尾水處理難題的有效方法，通過(guò)構(gòu)建生物膜細(xì)胞粘附系統(tǒng)和序批式生物膜反應(yīng)器低溫模擬平臺(tái)，研究了C4-HSL對(duì)低溫條件下生物膜細(xì)菌初始粘附的促進(jìn)作用及其群體感應(yīng)機(jī)制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在極低濃度700 ng/L條件下能強(qiáng)力驅(qū)動(dòng)生物膜快速初始粘附，使生物膜形成指數(shù)（BFI）飆升57.5%，其核心機(jī)制在于C4-HSL調(diào)控微生物上調(diào)鞭毛組裝和群體感應(yīng)相關(guān)基因，促使生物膜結(jié)構(gòu)從松散無(wú)序向高度穩(wěn)定轉(zhuǎn)變，縮短了生物膜掛膜時(shí)間，脫氮效果高達(dá)91.62%，是對(duì)照組的3倍，解決了低溫下生物膜啟動(dòng)慢、易崩潰的痛點(diǎn)。

 

　　研究成果摒棄了傳統(tǒng)低溫強(qiáng)化技術(shù)依賴高成本外源碳源的局限，開創(chuàng)了“信號(hào)分子精準(zhǔn)調(diào)控”這一全新的高效、低成本技術(shù)路徑，為低溫養(yǎng)殖尾水處理提供了新的技術(shù)思路。相較于前期工作，該方法兼具低成本與高活性優(yōu)勢(shì)，技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景成功拓展至全國(guó)冬季及高海拔低溫養(yǎng)殖區(qū)域，實(shí)現(xiàn)了低成本技術(shù)應(yīng)用與環(huán)境適應(yīng)性的雙突破，為產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型注入新動(dòng)能。

 

　　原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.envres.2025.122408