近期，我校水产与生命学院罗国芝教授分别在《Chemical  Engineering Journal》（IF =13.3，Q1）和《Bioresource Technology》（IF =  9.7，Q1）上在线发表研究成果，首次揭示了生物絮团在单级好氧条件下同步去除硝酸盐和磷酸盐机制，并量化了去除效果，为水产养殖尾水设施化处理提供了理论支撑，可以显著降低养殖尾水占地面积，提高处理效率，尤其适用于设施化陆基养殖。

氮磷对水体富营养化的贡献是一个全球性环境问题。水产养殖被认为是水环境中氮磷的重要来源之一。高养殖负荷和水重复利用率导致养殖水体中含有高浓度氮磷。磷元素的相对保守型和较低的相对半饱和吸收常数使其成为水产养殖尾水达标排放的主要限制性元素。

生物絮团技术通过形成悬浮微生物絮团实现较高密度封闭式生产，近年来受到国内外普遍关注。课题组在前期研究中发现，在充分补充有机碳源时，生物絮团养殖水体中不会出现硝酸盐和磷酸盐的明显积累。通过VSS/TSS指数、DAPI聚磷染色等方法，课题组发现生物絮团可通过异养同化过程高效同步去除磷酸盐；应用宏基因组学分析了氮磷转化相关基因，证明了生物絮团中硝酸盐可通过好氧反硝化、异养同化、异化还原为铵等路径被去除，磷酸盐转运主要依靠磷酸盐特异性转运系统完成。而且，处理后形成的生物絮团粗蛋白含量高于40%，必需氨基酸指数超过0.9，具备较好的饲源化利用潜力。

图1 生物絮团氮磷代谢途径

课题组还发现了不同碳源会诱导不同的氮、磷转化路径：葡萄糖更有利于生物絮团通过异养同化实现同步脱氮除磷，乙酸盐和丙酸盐则通过诱导生物絮团进行好氧反硝化过程，降低了同化效率进而降低了磷酸盐去除效率。

图2 不同碳源条件下生物絮团同步脱氮除磷机制和效果

上海海洋大学为论文第一单位，以色列本古里安大学为参与单位，水产与生命学院2021级硕士研究生李佳洋为论文第一作者，罗国芝教授为通讯作者，谭洪新教授和刘文畅博士为论文作者。该研究得到了国家自然科学基金和上海市水产动物良种创制与绿色养殖协同创新中心的支持。

文章链接：

Jiayang  Li, Ze Zhu, Xinlan Lv, Xin Hu, Hongxin Tan, Wenchang Liu, Guozhi Luo*.  Exploring single-stage oxic process for simultaneous rapid recovery of  phosphate and nitrate via bioflocs to promote circular economic.  Chemical Engineering Journal 497 (2024) 154575.  https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.154575

Jiayang Li, Ze Zhu,  Xinlan Lv, Hongxin Tan, Wenchang Liu, Guozhi Luo*. Optimizing carbon  sources on performance for enhanced efficacy in single-stage aerobic  simultaneous nitrogen and phosphorus removal via biofloc  technology. Bioresource Technology 411 (2024) 131347

https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.131347

（供稿：水产与生命学院）