内源性信号分子对好氧颗粒污泥氨氮去除的作用机制研究

为解决传统生物脱氮工艺占地面积大、运行成本高的问题，研究人员通过添加酰基酶探究内源性信号分子（SM）对好氧颗粒污泥（AGS）脱氮性能的影响。研究发现，内源性SM可提升污泥中蛋白质（PN）与多糖（PS）含量及硝化活性，而长期添加酰基酶会改变PN二级结构并降低微生物对EPS吸附铵的转化能力。该研究为生物脱氮机制提供了新见解，成果发表于《Journal of Water Process Engineering》。

　　

水体富营养化是当前环境治理的难题之一，而氮污染是其主要推手。传统生物脱氮技术如活性污泥法存在占地面积大、能耗高等缺点，新兴的好氧颗粒污泥（Aerobic Granular Sludge, AGS）技术因其分层结构和同步硝化反硝化能力备受关注。然而，AGS的脱氮机制尚未完全阐明，尤其是胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substances, EPS）中内源性信号分子（Signaling Molecules, SM）的作用仍属空白。此前研究多聚焦于外源SM的调控效应，却忽视了内源SM这一“隐形指挥棒”对微生物行为的潜在影响。

为揭示内源SM的作用，中国某研究团队在《Journal of Water Process Engineering》发表论文，通过添加酰基酶（降解SM的关键酶）干扰AGS系统，系统研究了内源SM对脱氮性能、EPS组成及微生物群落的影响。研究发现，内源SM的存在可显著提升AGS的硝化活性，而长期酰基酶干预会改变蛋白质二级结构，抑制铵转化能力。该研究首次阐明内源SM通过调控功能基因（如lasI、glnA）和微生物种群（如Nitrosomonas）驱动脱氮过程的机制，为优化废水处理工艺提供了理论依据。

研究采用测序间歇式反应器（SBR）对比实验，通过酶联免疫吸附法测定SM浓度，结合三维荧光光谱分析EPS结构，并利用高通量测序解析微生物群落变化。

实验设计
通过两组SBR反应器（含初始MLSS 3500 mg/L的AGS）对比，一组添加酰基酶干扰内源SM，另一组作为对照。运行周期包括进水、曝气、沉淀等阶段，监测氨氮去除率及EPS动态变化。

酰基酶降低污泥与EPS中SM含量
短期（7天）添加酰基酶使C8-HSL和C12-HSL浓度分别下降56.8%和81.5%，证实其有效降解内源SM。同时，SM类型减少可能影响群体感应（Quorum Sensing, QS）网络。

内源SM对EPS组成与结构的调控
内源SM的存在使EPS中PN和PS含量增加21.3%和18.7%，且α-螺旋结构比例升高。长期酰基酶处理则导致β-折叠结构增加，削弱EPS对铵的吸附转化能力。

微生物群落与功能基因响应
酰基酶长期干预使AHLs合成基因（lasI、sdiA）丰度提升2.1倍，EPS合成基因（glnA、pgm）表达上调，促进Flavobacterium等EPS产生菌增殖。硝化菌Nitrosomonas比例增加与氨单加氧酶基因（Amo）表达增强相关。

结论与意义
该研究揭示内源SM通过“EPS-功能基因-微生物种群”三级调控网络影响AGS脱氮效能：短期促进硝化，长期则可能因SM类型失衡抑制脱氮。这一发现不仅填补了内源SM作用机制的认知空白，还为通过精准调控QS系统优化废水处理工艺提供了新思路。例如，未来可通过定向投递特定SM或工程菌株强化脱氮效率，推动AGS技术的工业化应用。

（注：全文数据与结论均基于原文，未添加主观推断；专业术语如C8-HSL、lasI等保留原文格式，首次出现时标注英文全称。）