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传统悬浮培养微藻处理厌氧消化废水（ADEs）存在光照不足、生物质收获成本高等问题。研究人员采用灌注生物膜法培养小球藻（Chlorella sp.）处理食品（ADFE）和养猪场（ADPE）沼液。结果显示，小球藻在 ADPE 中生长更好，且两者光合机制有差异。该研究为 ADEs 处理提供新方向。
随着全球发展，生活和农业废水问题愈发严峻。未经处理的废水直接排放，严重威胁淡水资源和生态系统，还导致众多水传播疾病，每年造成数百万人死亡。目前，多数废水处理方法，像常用的厌氧消化（AD）技术，虽能处理部分污染物，但处理后的 AD 沼液因含高浓度无机养分，仍不能直接排放，还需进一步处理。
在此背景下，微藻处理 AD 沼液的方法受到关注。它能利用微藻吸收无机养分的能力，对沼液进行净化。不过，传统悬浮培养微藻处理沼液存在不少麻烦。比如，沼液浑浊会影响光照传输，导致微藻生长和生产力下降，还需要高稀释度以及曝气、营养混合等操作，而且收获微藻生物质的成本也很高。
为解决这些问题，来自默多克大学（Murdoch University）的研究人员开展了一项研究，相关成果发表在《Algal Research》上。他们采用灌注生物膜法培养小球藻（Chlorella sp.），分别处理厌氧消化的食品沼液（ADFE）和养猪场沼液（ADPE），并通过叶绿素 a 荧光原位监测生物膜生长过程中的活力和光合作用性能。
研究人员在实验中用到的主要关键技术方法有：利用从当地分离并保存在默多克大学藻类培养库的小球藻进行实验，将其接种到含有特定培养基的锥形瓶中培养；使用高功率便携式植物效率分析仪（Handy PEA）对小球藻生物膜进行体内、非侵入性的叶绿素 a 荧光和诱导动力学（OJIP）分析，通过提取、计算和分析相关 OJIP 参数，如每个反应中心的特定能量通量（ABS/RC、TRo/RC、DIo/RC、Eto/RC）以及光系统的量子产率和效率（Fv/fm、Fv/Fo、Sm、N、Mo 和面积）等，来确定小球藻生物膜的生理状态 。
下面来看具体的研究结果：
- 小球藻在不同沼液中的生长动力学：小球藻在两种沼液中的生长模式相似，前期生物量快速积累，第 4 天后达到峰值，之后趋于平稳，增长缓慢。但在 ADPE 培养基中，生物量积累（98.4 g/m2）和生产力（7.4 g/m2?d）明显优于 ADFE 培养基（分别为 87.4 g/m2 和 6.5 g/m2?d） 。
- 不同沼液对小球藻光合机制的影响：小球藻在两种沼液中展现出不同的光化学机制。在 ADPE 中，直到第 10 天，电子沿电子传输系统的转移都很高效；而在 ADFE 中，第 4 天电子传输受到抑制，到第 10 天才有所改善。另外，通过对初级光化学效率（Fv/fm）和光系统 II（PS II）中水分裂效率（Fv/Fo）的研究发现，在培养初期，小球藻在两种沼液中都可能因细胞过度拥挤或初期适应问题而受到压力。综合叶绿素 a 荧光参数评估，小球藻在 ADPE 中的光系统活性比在 ADFE 中更高。
- 营养去除效率：ADPE 中总氨氮（TAN）的去除效率比 ADFE 高约 10%。而两种沼液中，磷酸盐去除效率最高可达 85%，化学需氧量（COD）去除效率在 14 - 16% 之间，二者没有差异。
研究结论表明，灌注生物膜法是处理 AD 沼液的一种有前景的替代方法，相比传统悬浮培养法，它在光照、二氧化碳接触和生物质收获方面具有优势。小球藻在 ADPE 中的生长和光合性能优于 ADFE，且在营养去除上也有一定表现。这项研究为利用微藻生物膜处理不同来源的 AD 沼液提供了重要依据，有助于推动更高效、可持续的废水处理技术发展，在解决全球废水处理难题、缓解水资源压力方面具有重要意义。
