近日，广东省科学院南繁种业研究所博士宋英杰团队围绕高氨养殖废水处理中浮萍体系的运行稳定性问题，系统解析了氨胁迫下浮萍生理、微生物组结构及氮素命运的协同变化，并探索了功能细菌和微藻干预对体系恢复的作用。相关成果发表于《npj清洁水》。

厌氧消化后的养殖废水通常仍含较高浓度氨态氮。浮萍具有生长快、营养吸收能力强、可形成可收获生物质等特点，是高营养废水低能耗处理与资源化利用的重要候选植物。但高氨条件下浮萍处理体系何时由稳定运行转向失稳，以及这一变化如何影响微生物组和氮循环过程，仍缺乏系统认识。

游离氨（FA）递增条件下浮萍响应的实验设计及示意图框架。研究团队供图

针对这一科学问题，研究团队通过设置pH-TAN梯度，结合浮萍生理指标、水体理化参数、微生物群落分析、氮循环功能基因定量及¹⁵N同位素示踪，对高氨胁迫下浮萍处理体系的响应进行了综合解析。结果显示，随着体系进入高游离氨条件，浮萍生物量、相对生长速率、根系生长和光合作用性能明显下降，氧化损伤增强；与此同时，浮萍表面相关细菌丰度和群落多样性下降，微生物群落组成发生显著重构。

¹⁵N示踪结果表明，高氨胁迫不仅降低氮去除效率，还显著改变氮素在体系中的分配格局。低游离氨条件下，37.0%的示踪氮进入植物相关氮库，15.5%进入微生物相关氮库，29.0%残留于溶解态氮库；高游离氨条件下，植物相关氮和微生物相关氮分别降至14.5%和8.5%，残余溶解态氮升至57.0%。这表明高氨条件使氮素由生物固定途径向残余水相重新分配，增加处理水中活性氮残留风险。

在此基础上，研究团队进一步引入功能细菌群落和微藻进行生物干预。结果显示，细菌-微藻联合处理可改善浮萍生长和光合作用性能，使微生物群落组成向低游离氨状态恢复，并增强生物氮固定。联合处理条件下，植物相关¹⁵N由14.5%提高至32.0%，微生物相关¹⁵N由8.5%提高至16.5%，残余溶解态¹⁵N由57.0%下降至32.5%。

该研究从传统污染物去除率评价拓展到运行稳定性与氮命运调控，揭示了高氨条件下浮萍生理状态、微生物组结构及氮循环过程之间的协同响应。研究提出，pH-TAN运行区间及其对应的氨形态可作为高氨废水浮萍处理体系运行状态的重要参考，并为通过pH调控、负荷优化及微生物干预提高浮萍生态处理系统稳定性提供了理论依据。

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41545-026-00639-7