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海水养殖废水排放难题亟待解决，小球藻（Chlorella sp.）虽有处理潜力，但纯藻颗粒化慢。研究人员添加 10mg/L Fe2+开展研究，发现其促进小球藻颗粒化，提高了 COD、PO?3?-P 和 TN 去除率，为废水处理提供新途径。
在当今海洋生态系统面临巨大挑战的时代，全球对海鲜的需求与日俱增，海水养殖规模不断扩大，然而，这也带来了大量海水养殖废水排放的问题。这些废水犹如海洋生态的 “隐形杀手”，其中高浓度的污染物，如化学需氧量（COD）、磷酸盐（PO?
3?-P）和总氮（TN）等，严重威胁着海洋生态的可持续发展。传统的物理和化学处理方法成本高昂且效果有限，而生物处理方法虽具有成本效益和高效去除污染物的优势，但海水养殖废水中的高盐度却成了一道难以跨越的 “障碍”，它抑制了硝化和反硝化等功能细菌的生长，使得废水处理效果大打折扣。
小球藻（Chlorella sp.）凭借其对高盐环境的适应能力以及同步脱氮除磷的特性，成为了海水养殖废水处理领域的 “潜力新星”。它不仅能净化废水，还能吸收二氧化碳，利用废水中的营养物质生产氨基酸、脂质等增值产品，实现资源回收。但小球藻的 “定居” 能力欠佳，沉降性能差，这就如同让一位优秀的 “清洁工” 在工作时总是 “站不稳”，极大地限制了它在实际废水处理中的应用。
为了解决这些难题，科研人员尝试将小球藻与好氧颗粒污泥（AGS）结合，构建微藻 - 细菌颗粒污泥（MBGS）系统。这种创新的组合保留了小球藻的高耐盐性，还赋予了系统出色的沉降性能。在这个小小的 “生态系统” 里，微藻和细菌互帮互助，细菌利用微藻分泌的有机化合物进行代谢活动，产生二氧化碳，而微藻则利用这些二氧化碳进行光合作用，并为好氧细菌提供氧气，维持好氧细菌的硝化等过程，提高了污染物去除效率，还降低了系统能耗。不过，纯小球藻的颗粒化过程比活性污泥（AS）或好氧颗粒污泥要慢得多，这严重制约了其在实际中的应用。
亚铁离子（Fe2+）等二价阳离子在促进污泥颗粒化方面已展现出一定的潜力，但它们对纯小球藻颗粒化的影响，尤其是在海水养殖废水高盐环境下的作用，还鲜为人知。此外，接种的小球藻在成熟的 MBGS 中是否占据主导地位也有待研究。
为了填补这些研究空白，中国科学院海洋研究所的研究人员挺身而出。他们开展了一项极具意义的研究，在实验中添加 10mg/L 的 Fe2+，探究其对海水养殖废水中纯小球藻颗粒化的影响。经过 120 天的实验观察，研究人员收获了令人惊喜的成果。添加 Fe2+后，小球藻的颗粒化进程明显加速，形成了成熟的颗粒。在污染物去除方面，效果更是显著提升，COD、PO?3?-P 和 TN 的去除率分别提高到了 88.1%、96.4% 和 97.2% 。
这项研究成果发表在《Bioresource Technology Reports》上，它为海水养殖废水处理提供了新的思路和方法，为解决海洋生态环境问题带来了新的希望。通过添加 Fe2+，有望推动纯小球藻颗粒化技术在实际废水处理中的广泛应用，实现海洋生态保护和资源可持续利用的双赢。
在研究方法上，研究人员从中国科学院海洋研究所海藻种子库获取目标小球藻（Chlorella sp.），将其在特定条件下培养。实验过程中，通过持续观察 MBGS 的形态变化，监测不同阶段污染物去除率，分析胞外聚合物（EPS）成分及含量变化，以及利用微生物群落分析技术探究微生物群落动态变化，从而全面深入地研究 Fe2+对小球藻颗粒化的影响。
研究结果主要包括以下几个方面：
- MBGS 形态变化：实验初期，生物量主要是结构松散的悬浮小球藻。到第 90 天，开始形成小颗粒，但结构仍较松散。添加 10mg/L Fe2+后，颗粒逐渐变得致密、成熟，平均粒径在 90 - 120 天之间不断增加，表明 Fe2+加速了小球藻的颗粒化进程。
- EPS 的影响：Fe2+使胞外聚合物（EPS）中蛋白质（PN）与多糖（PS）的比例提高了 33.0 - 92.5%，同时调节了 EPS 的分布，促进了微生物的聚集，为小球藻颗粒化提供了有利条件。
- 微生物群落变化：实验结束时，功能异养细菌得到富集，包括反硝化细菌（如未分类的红杆菌科 Unclassified_Rhodobacteraceae、脱氮单胞菌 Denitromonas）和聚磷菌（如假单胞菌 Pseudomonas）。这些细菌与微藻形成共生关系，确保了高效的污染物去除，并加速了颗粒化进程。
- 污染物去除性能：在添加 Fe2+后的阶段 II（90 - 120 天），MBGS 对 COD、PO?3?-P 和 TN 的去除效率显著提高，分别达到 88.1%、96.4% 和 97.2% ，相比阶段 I（0 - 90 天）有了大幅提升。
研究结论表明，添加 10mg/L Fe2+能够有效促进纯小球藻颗粒化，并显著提高海水养殖废水中污染物的去除效率。Fe2+通过调节 EPS 分布、富集异养功能细菌，实现了微生物的聚集和颗粒化，进而提升了废水处理效果。这一研究成果为海水养殖废水处理技术的发展提供了重要的理论依据和实践指导。在未来的研究中，可以进一步探索不同浓度 Fe2+的影响，以及该技术在实际大规模海水养殖废水处理中的应用潜力，为保护海洋生态环境、推动海水养殖业的可持续发展做出更大贡献。
