海水养殖产业的规模化发展伴随着大量含氮废水排放，而养殖过程中广泛使用的抗生素（如磺胺甲恶唑，SMX）在水体中持续累积，对传统生物处理工艺的稳定性和处理效能构成严峻挑战。微藻 – 细菌共生系统凭借其高效的脱氮能力、环境适应性强等优势，在含盐废水处理领域展现出良好应用前景，但 SMX 胁迫对该共生系统的影响规律及其潜在的微生物生理与生态响应机制尚不明确，限制了其在实际海水养殖废水处理中的工程化应用。
本研究以微藻 – 细菌共生移动床生物膜反应器（MBS-MBBR）为研究对象，系统探究了不同浓度 SMX（0.1 mg/L、1 mg/L、5 mg/L）胁迫下，反应器处理含盐废水的韧性表现，重点分析了脱氮性能、微生物生理活性及群落生态相互作用的变化特征。研究结果表明，低至中浓度 SMX（0.1–1 mg/L）胁迫下，反应器的氨氮去除率保持稳定，始终维持在 99.0% 以上，显示出较强的抗干扰能力；而当 SMX 浓度升高至 5 mg/L 时，氨氮去除率显著下降至 62.3%，表明高浓度 SMX 对系统脱氮功能产生明显抑制。
生理活性分析显示，高浓度 SMX（5 mg/L）显著抑制了微生物的呼吸作用，导致微生物代谢活性降低；但与此同时，SMX 胁迫促进了胞外聚合物（EPS）的合成，且胞内超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶活性显著提升，这一响应机制可能是微生物抵御 SMX 毒性、维持系统部分功能稳定性的重要途径。
微生物群落高通量测序结果表明，SMX 浓度梯度对氮代谢功能菌群的富集与抑制呈现差异化影响：0.1–1 mg/L SMX 胁迫下，反硝化菌（如 Denitromonas 属）的相对丰度显著增加，为系统稳定脱氮提供了功能保障；而 5 mg/L SMX 则对硝化菌（尤其是氨氧化菌 Nitrosomonas 属和亚硝酸盐氧化菌 Nitrospira 属）的生长产生明显抑制，导致硝化过程受阻，进而引发氨氮去除效率下降。此外，共生系统中微藻与细菌的相互作用分析显示，在 SMX 胁迫下，微藻通过光合作用产生的氧气和有机物为细菌代谢提供支持，而细菌分解有机物释放的营养物质反哺微藻生长，二者的协同相互作用显著增强，这种强化的共生关系在缓解 SMX 毒性、维持系统功能稳定性方面发挥了关键作用。
本研究深入揭示了 SMX 胁迫下微藻 – 细菌共生系统的韧性机制及微生物响应规律，明确了不同浓度 SMX 对系统脱氮性能、微生物生理活性及群落结构的影响差异，为优化工程化海水养殖废水处理工艺参数、提升系统抗抗生素胁迫能力提供了重要的理论依据和技术支撑。
原文链接：Resilience of microalgal-bacterial biofilm for saline wastewater treatment under sulfamethoxazole stress: Insights from microbial physiological and ecological responses
