《Environmental Technology & Innovation》：Agricultural waste–PHA composite carbon sources for enhanced nitrogen removal from aquaculture wastewater: Linking carbon-release behavior with microbiome regulation
编辑推荐：
投加固体碳源已成为处理低C/N比废水的重要途径。农业废弃物与可生物降解聚合物是两类重要的固体碳源材料。为权衡“释放快但易致二次污染”的农业废弃物与“释放稳但成本高”的可生物降解聚合物之间的矛盾，研究人员开发了一种复合碳源。通过对八种农业废弃物与四种聚合物碳源产
投加固体碳源已成为处理低C/N比废水的重要途径。农业废弃物与可生物降解聚合物是两类重要的固体碳源材料。为权衡“释放快但易致二次污染”的农业废弃物与“释放稳但成本高”的可生物降解聚合物之间的矛盾，研究人员开发了一种复合碳源。通过对八种农业废弃物与四种聚合物碳源产品的筛选，依据碳释放行为、内源氮磷释放及脱氮性能，确定玉米苞叶、水稻秸秆与一种商品化聚羟基脂肪酸酯（PHA）产品为复合制备候选。最优复合配方CH2（玉米苞叶/PHA = 2:1，w/w）在120 h内实现NO3?-N去除率>99%，168 h总氮（TN）去除率达85.72%，优于最佳水稻秸秆基复合体RS3。168 h批式试验后，CH2保留多孔骨架，并伴随厚壁菌门（Firmicutes）与变形菌门（Proteobacteria）为主的微生物群落演替，脱氮相关功能预测丰度更高，微生物共现网络更紧凑。上述材料与微生物响应与其优越脱氮性能一致。综上，CH2在快速硝酸盐去除、高TN去除、碳释放行为与短期结构保持间取得最有利平衡，是养殖废水处理中值得进一步评估的最具潜力复合碳源。
研究背景方面，全球陆基集约化养殖池塘面积已达553万公顷，水产需求增长使养殖废水氮负荷上升，异养脱氮受限于反硝化酶系对有机碳的持续需求。现有碳源各有权衡：小分子易投加难控量，可降解聚合物成本高，农业废弃物易过量释碳与释氮磷。已有研究提示农业废弃物与聚合物复配可互补，但缺乏在同一养殖废水框架下对多材质碳释放、内源营养释放、脱氮、结构演化与微生物响应的系统比较。为此，研究人员筛选八种农业废弃物（甘蔗皮、甘蔗渣、椰壳、椰衣、玉米苞叶、香蕉皮、香蕉茎、水稻秸秆）与四种聚合物碳源（聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚3-羟基丁酸（PHB）、聚己内酯（PCL）、商品化PHA），进而将玉米苞叶或水稻秸秆与PHA按3:1、2:1、1:1、1:2、1:3嵌入聚乙烯醇–海藻酸钠（PVA–SA）水凝胶载体，制备CH1–CH5与RS1–RS5复合碳源，以大宗淡水鲈（Micropterus salmoides）养殖废水（初始COD/TN=1.18）为基质，开展静态释放与厌氧批式脱氮试验，并结合结构表征与16S rRNA高通量测序解析机制。该文发表于《Environmental Technology》。
关键技术方法上，研究人员采集广东清远与广州市场农业废弃物及商品聚合物，以PVA–SA低温交联成1 cm3载炭水凝胶；脱氮批次以珠江水产研究所池塘底泥经30 d驯化污泥接种，氮气驱氧后静态厌氧培养168 h，在4–168 h多点采样测水质；结构端采用扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）与三维激发发射矩阵（3D-EEM）分析炭源表面、官能团与渗滤液溶解性有机物；微生物端扩增细菌V3–V4区行Illumina MiSeq测序，以Pearson相关构建属水平共现网络（|r|≥0.6，p<0.05），并用
