基于真菌的废水处理技术：颗粒系统中的药物去除与营养物质释放

《Water Research X》：Fungal-based wastewater treatment: pharmaceutical removal and nutrient release from a pellet system

白腐真菌蘑菇菌丝体制成的颗粒可有效去除市政废水中的33种药物残留，包括欧盟指令优先的8种化合物，24小时内去除率超90%。处理增加了有机负荷和磷含量，需后续工艺整合。研究验证了商用菌丝体作为生物修复剂的可行性，并指出规模化应用需解决产物毒性、经济性和工艺衔接问题。

　　本研究评估了使用商用蘑菇菌种培育的真菌颗粒对市政污水中药物残留的去除效果。研究重点在于两种白腐真菌——*Pleurotus ostreatus*（平菇）和*Trametes versicolor*（白腐菌）所生成的真菌颗粒在去除药物方面的潜力。实验中，污水样本分别采集自市政污水处理厂的不同处理阶段，包括初级澄清后、次级澄清后以及三级处理后的出水。结果显示，在24小时内，这些真菌颗粒对33种药物的去除效率均超过了90%，其中包括一些在修订后的城市污水处理指令中被列为优先处理的药物。这一结果表明，真菌颗粒作为一种生物处理手段，具有显著的药物去除能力。

在处理过程中，研究人员不仅关注药物的去除效率，还监测了真菌颗粒对营养物质和有机负荷的影响。例如，真菌颗粒在去除药物的同时，也增加了污水中的有机碳和总磷含量，这可能会影响后续的污水处理过程。因此，为了减少这种二次污染，需要在污水处理的早期阶段（如初级澄清后）引入真菌颗粒处理，同时结合生物资源化利用和营养控制策略，以提高其在市政污水处理中的应用潜力。此外，研究还指出，虽然真菌颗粒表现出良好的药物去除性能，但其对营养物质的释放以及可能产生的药物转化产物（TPs）尚未完全了解，这需要进一步的研究来评估其对环境的综合影响。

从实际应用的角度来看，使用商用蘑菇菌种作为真菌颗粒的原料具有显著的优势。蘑菇菌种是一种标准化、可扩展且易于获取的材料，这为真菌颗粒的生产提供了便利。通过将蘑菇菌种直接接种到污水中，研究人员能够快速生成具有活性的真菌颗粒，而无需额外的培养步骤。这种操作方式不仅简化了处理流程，还减少了对化学或机械资源的依赖，符合绿色和可持续技术的发展方向。然而，研究也指出，由于蘑菇菌种含有丰富的营养物质，其在处理过程中可能会增加污水中的有机负荷和磷含量，这可能对后续的处理步骤造成一定的挑战。因此，如何有效管理这些营养物质的释放，是未来应用真菌颗粒处理技术时需要解决的关键问题之一。

此外，真菌颗粒的生成过程依赖于其在污水中的生长情况，而真菌的生长环境对其酶活性和药物去除能力有重要影响。在实验中，研究人员发现，两种真菌在去除药物方面的表现具有一定的相似性，但在某些特定药物的去除效率上存在差异。例如，*P. ostreatus*对氢氯噻嗪和奥沙西泮的去除率显著高于*Trametes versicolor*，而后者在去除伐地那非方面表现更优。这些差异可能与两种真菌在污水中的生长条件和代谢途径有关，表明针对不同污水成分，选择合适的真菌种类进行处理可能更有效。

在实验方法上，研究人员采用了摇瓶培养的方式，以模拟污水处理过程中的动态变化。通过监测药物浓度、漆酶活性和营养物质水平，他们能够全面评估真菌颗粒的处理效果。实验结果表明，真菌颗粒在处理污水的过程中能够维持较高的酶活性，尤其是在较早的处理阶段，如初级澄清后的污水。这说明真菌颗粒在复杂污水基质中仍能保持其功能性，从而为实际应用提供了有力支持。

然而，尽管真菌颗粒表现出良好的药物去除能力，但其在处理过程中产生的药物转化产物仍需进一步研究。这些转化产物可能具有不同的毒性特征，甚至可能比原始药物更具危害性。因此，为了确保真菌颗粒处理技术的安全性和有效性，未来的研究需要结合高分辨率质谱和生物测试方法，对这些转化产物进行识别和毒性评估。这不仅有助于全面理解药物去除的机制，也为环境风险评估提供了科学依据。

此外，研究还强调了真菌颗粒在实际污水处理中的操作优势。由于其具有较高的去除效率和相对较低的能耗，真菌颗粒处理技术有望成为传统污水处理工艺的一种补充手段。特别是在当前对可持续和环境友好的污水处理技术需求日益增长的背景下，这种技术可能为减少药物残留和提高污水处理效率提供新的解决方案。然而，要实现大规模应用，还需要解决一系列实际问题，如如何优化真菌颗粒的生成和使用条件，如何有效控制其对营养物质的释放，以及如何评估其在整个污水处理流程中的综合效益。

总的来说，本研究为真菌颗粒在市政污水处理中的应用提供了重要的科学依据和实践指导。它不仅验证了真菌颗粒在药物去除方面的有效性，还揭示了其在处理过程中对营养物质和有机负荷的影响。这些发现对于推动绿色和可持续的污水处理技术具有重要意义。同时，研究也指出了未来需要进一步探索的方向，包括对药物转化产物的深入分析、对真菌颗粒处理过程的经济性评估以及其在不同污水处理阶段的适用性研究。通过这些努力，真菌颗粒处理技术有望在未来成为一种重要的环保解决方案。