中国水产科学研究院珠江所在低温工况养殖尾水处理领域取得新进展
日期:2025-07-30 来源:中国水产科学研究院
近日，水科院淡水池塘养殖生态环境调控创新团队，在低温工况下养殖尾水处理领域取得新进展，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”发表在国际环境科学权威期刊《Environmental Research》（IF=7.7，JCR一区），相关研究得到了国家自然科学基金面上项目“AHLs高表达工程菌强化低温养殖水处理系统生物膜细菌初始粘附的群体感应机制”（项目编号：32473218）等项目的资助。研究生李军霖、马嘉豪为论文共同第一作者，李志斐副研究员为通讯作者。
水产养殖具有冬季集中排放尾水的特征，尾水处理面临低温（≤15℃）与低碳氮比（C/N≤5）的双重压力，导致水处理核心处理环节-生物膜启动迟缓、脱氮效能锐减，成为制约水产养殖处理的关键瓶颈。研究以高活性信号分子C4-HSL为破解低温养殖尾水处理难题的有效方法，通过构建生物膜细胞粘附系统和序批式生物膜反应器低温模拟平台，研究了C4-HSL对低温条件下生物膜细菌初始粘附的促进作用及其群体感应机制，结果发现在极低浓度700 ng/L条件下能强力驱动生物膜快速初始粘附，使生物膜形成指数（BFI）飙升57.5%，其核心机制在于C4-HSL调控微生物上调鞭毛组装和群体感应相关基因，促使生物膜结构从松散无序向高度稳定转变，缩短了生物膜挂膜时间，脱氮效果高达91.62%，是对照组的3倍，解决了低温下生物膜启动慢、易崩溃的痛点。
研究成果摒弃了传统低温强化技术依赖高成本外源碳源的局限，开创了“信号分子精准调控”这一全新的高效、低成本技术路径，为低温养殖尾水处理提供了新的技术思路。相较于前期工作，该方法兼具低成本与高活性优势，技术应用场景成功拓展至全国冬季及高海拔低温养殖区域，实现了低成本技术应用与环境适应性的双突破，为产业绿色转型注入新动能。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.envres.2025.122408
