盐度胁迫下藻菌颗粒污泥胞外聚合物的响应机制：分泌行为、结构特性与保护作用

为解决高盐废水处理中藻菌颗粒污泥(ABGS)稳定性不足的问题，研究人员系统研究了胞外聚合物(EPS)在0-5%盐度胁迫下的响应特性。研究发现高盐度(≥3%)显著改变EPS组分，其中紧密结合型EPS(TB-EPS)的黏附频率从-10Hz(0%)骤降至-45Hz(1%)，通过XDLVO理论和流变学分析证实TB-EPS对低盐环境下污泥絮凝起关键作用，为高盐废水生物处理提供了理论支撑。

　　

随着纺织、海产品加工等行业排放的高盐废水日益增多，传统好氧颗粒污泥(AGS)技术面临颗粒解体、除磷效率丧失等挑战。尤其当盐度超过1.4%时，AGS的疏水性、密度等关键指标急剧下降。更棘手的是，常规处理还需消耗大量能源并产生CO₂排放。在此背景下，融合微藻技术的藻菌颗粒污泥(ABGS)因其低碳、节能等优势崭露头角。虽然前期研究发现ABGS在1-5%盐度下生物量比AGS高1.27-1.37倍，但对其抵抗盐度胁迫的核心物质——胞外聚合物(EPS)的作用机制仍不清楚。

针对这一科学问题，来自陕西科技大学的研究团队在《Bioresource Technology》发表研究，通过多尺度分析揭示了EPS在盐度胁迫下的动态响应规律。研究采用光序批式反应器(PSBR)培养成熟ABGS，通过改变盐度梯度(0-5%)，结合傅里叶变换红外光谱、石英晶体微天平等技术，系统考察了EPS分泌行为与结构演变。特别创新性地运用扩展DLVO(XDLVO)理论和流变学分析，解析了不同结合态EPS的功能分化。

生长特性揭示盐度阈值
当盐度升至5%时，混合液悬浮固体(MLSS)显著下降，污泥容积指数(SVI₃₀)持续上升，表明微生物代谢受到抑制。但值得注意的是，SVI₃₀始终保持在45mL/g以下，远优于传统AGS，这为ABGS处理高盐废水提供了实践依据。

EPS组分动态响应
高盐环境(≥3%)触发EPS组成剧变：TB-EPS中酰胺Ⅰ带对盐度敏感度远超LB-EPS中的羟基，说明蛋白质在抗盐机制中起主导作用。石英晶体微天平检测显示，TB-EPS黏附频率(ΔF)在1%盐度时骤降350%，这种"分子胶水"效应显著增强污泥聚集能力。

微观机制解析
XDLVO理论计算表明，TB-EPS能有效降低颗粒间能垒，尤其在低盐(0-1%)条件下，其贡献率高达78%。流变学测试进一步证实，提取TB-EPS后污泥储能模量下降62%，直观展现了其对结构稳定性的关键作用。

该研究首次阐明TB-EPS是ABGS抵抗盐度胁迫的"分子盾牌"，其通过增强界面黏附力和网络强度维持颗粒完整性。这不仅为高盐废水生物处理提供了新策略，更开创了从界面化学角度解析微生物聚集体的新范式。研究建议未来可针对TB-EPS中关键蛋白组分进行定向调控，以进一步提升ABGS在极端环境下的处理效能。