工业废水厌氧处理长期面临进水高波动与稳定性不足的挑战。纳米铁因具有与微生物协同强化厌氧过程的潜力而受到关注，但如何在真实工况下形成可长期运行的实用化技术，仍是走向现场应用的关键瓶颈。课题组在前期研究中揭示了低剂量纳米铁可通过胞外分泌重构与关键转录响应，温和调节微生物铁感知、获取与利用过程，从而增强污染物去除与代谢活性（Environ. Sci. Technol. 2025, 59, 13870–13880）。该工作从机制层面确证了低剂量策略相对高剂量直接投加的独特价值，其干预强度适中，更利于在保障微生物系统稳定性的基础上实现性能提升，从而为纳米铁协同有机废水微生物处理的实用化发展指明了可行路线。然而，实验室可控条件下显现的低剂量效应，可能被真实工业废水中高波动与低可生化性所掩盖，难以仅凭终点指标直接辨识，因此有必要在现场尺度对这一路线开展放大技术验证。
在“纳米前沿”国家重点研发计划的支持下，课题组将低剂量效应研究拓展至工业现场，依托日处理量6000 L的连续搅拌釜式反应器（CSTR），以泰兴工业园区 1.2 万 t/d 外循环颗粒污泥厌氧反应器出水作为连续进水，在真实进水波动条件下长期验证低剂量纳米铁强化策略。结果表明，面对低 COD、低可生化性进水，以低剂量纳米铁应用（80 mg L-1）后，平均COD去除率提高了 12.98 %；进一步综合滑动窗口平均、非参数检验与波动阻尼比等方法建立稳定性评价框架，显示出水波动降低 49%，系统由放大扰动转为显著衰减冲击。结合污泥界面表征、三维荧光-平行因子分析、宏基因组组装基因组重建，以及非同义单核苷酸变异轨迹与菌株解卷积等方法，发现纳米铁及其衍生产物促进污泥团聚与蛋白质富集型界面重组，推动溶解性有机物向水解中间体偏移；同时在未引发核心群落结构性更替的前提下，系统由短期铁稳态与铁响应代谢调整，转向长期电子传递途径的逐步建立，并伴随种群内部的定向选择。据此，纳米铁被重新定位为界面稳定性调节剂，现场证据表明低剂量精细化投加方案可在真实工业波动负荷下稳定厌氧处理过程。
该成果以“Mechanistic insights into low-dose nZVI-enhanced process stability under variable industrial loads in field-scale anaerobic treatment: Interfacial evolution and strain-resolved adaptation”为题发表于Water Research（https://doi.org/10.1016/j.watres.2026.126665）。南京大学环境学院博士生高志宏为第一作者，张炜铭教授为通讯作者。团队博士后薛立静、博士生马雨佳、陈晨、江苏省环境工程技术有限公司正高级工程师凌虹、江苏南大环保科技有限公司正高级工程师汪林、无锡学院钱杰书教授、团队杨志超副教授、花铭教授与潘丙才教授为共同作者。研究获国家重点研发计划（2021YFA1201700）、中央高校基本科研业务费（KG202607）以及中国博士后科学基金（2024M751393）资助。
