近日，水科院淡水池塘養殖生態環境調控創新團隊，在低溫工況下養殖尾水處理領域取得新進展，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”發表在國際環境科學權威期刊《Environmental Research》（IF=7.7，JCR一區），相關研究得到了國家自然科學基金面上項目“AHLs高表達工程菌強化低溫養殖水處理系統生物膜細菌初始粘附的群體感應機制”（項目編號：32473218）等項目的資助。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。

水產養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，導致水處理核心處理環節-生物膜啟動遲緩、脫氮效能銳減，成為制約水產養殖處理的關鍵瓶頸。研究以高活性信號分子C4-HSL為破解低溫養殖尾水處理難題的有效方法，通過構建生物膜細胞粘附系統和序批式生物膜反應器低溫模擬平臺，研究了C4-HSL對低溫條件下生物膜細菌初始粘附的促進作用及其群體感應機制，結果發現在極低濃度700 ng/L條件下能強力驅動生物膜快速初始粘附，使生物膜形成指數（BFI）飆升57.5%，其核心機制在于C4-HSL調控微生物上調鞭毛組裝和群體感應相關基因，促使生物膜結構從松散無序向高度穩定轉變，縮短了生物膜掛膜時間，脫氮效果高達91.62%，是對照組的3倍，解決了低溫下生物膜啟動慢、易崩潰的痛點。

研究成果摒棄了傳統低溫強化技術依賴高成本外源碳源的局限，開創了“信號分子精準調控”這一全新的高效、低成本技術路徑，為低溫養殖尾水處理提供了新的技術思路。相較于前期工作，該方法兼具低成本與高活性優勢，技術應用場景成功拓展至全國冬季及高海拔低溫養殖區域，實現了低成本技術應用與環境適應性的雙突破，為產業綠色轉型注入新動能。

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