海洋源耐盐群体淬灭菌群在盐度胁迫下控制膜生物反应器生物污损的突破性研究

为解决高盐环境下膜生物反应器(MBR)生物污损控制难题，研究人员从海洋环境中筛选出耐盐群体淬灭(QQ)菌群(MQQ)，其可在1-5% NaCl盐度范围内保持80%以上的酰基高丝氨酸内酯(AHLs)降解效率。通过构建新型聚乙烯醇(PVA)水凝胶载体，实现了盐度3.5%条件下MBR膜寿命延长5倍(17天)，为工业含盐废水处理提供了创新解决方案。

　　

随着工业废水处理标准的日益严格，高盐废水处理成为环境工程领域的重大挑战。膜生物反应器(MBR)虽具有处理优势，但盐度超过2% NaCl时，群体感应(QS)系统过度激活会导致生物污损加剧，传统群体淬灭(QQ)策略因菌群失活而失效。这一瓶颈严重制约了MBR在制药、食品加工等工业场景的应用。

中国的研究团队独辟蹊径，将目光投向天然耐盐环境——海洋。通过筛选沿海样本，成功培育出以Pseudomonas_aeruginosa、Rhodococcus_hoagii等为核心的海洋QQ菌群(MQQ)。与常规活性污泥菌群(NQQ)相比，MQQ在5% NaCl条件下仍保持稳定群落结构，其广谱AHLs降解能力源于海洋菌特有的盐适应机制。研究还创新性地采用循环冻融法制备聚乙烯醇(PVA)水凝胶载体，克服了传统钙-海藻酸珠在盐环境中的崩解问题。

关键技术包括：1) 从中国连云港海岸采集样本培养耐盐菌群；2) 多浓度盐梯度(1-5% NaCl)对比测试QQ活性；3) 高通量测序分析菌群结构；4) 新型PVA水凝胶载体制备；5) 实际MBR系统验证。

【Cultivation of marine QQ consortium】

通过以C6-HSL、C8-HSL等混合AHLs为唯一碳源的筛选体系，获得具有梯度盐适应性的MQQ菌群。16S rRNA测序显示其核心菌属在盐度变化时相对丰度波动<5%，而NQQ菌群中Acinetobacter_guillouiae等优势菌在盐度>3%时完全消失。

【The impact of salinity stress】

盐度实验表明，MQQ在5% NaCl时对C12-HSL降解率仍达82.3%，而NQQ在3%盐度时活性即下降76%。这种差异源于海洋菌特有的渗透压调节基因簇和细胞膜稳定性蛋白的高表达。

【Conclusions】

该研究首次建立了海洋源耐盐QQ技术体系，使MBR在3.5%盐度下的运行周期从3-4天延长至17天。其创新性体现在：1) 发现海洋环境是耐盐QQ菌的天然宝库；2) 阐明盐度影响QQ活性的微生物机制；3) 开发出抗盐离子侵蚀的PVA载体。这项发表于《Water Research》的成果不仅为工业高盐废水处理提供解决方案，更为海水淡化设备生物污损防控开辟了新途径。