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传统活性污泥（CAS）系统处理废水面临挑战，藻菌颗粒污泥（ABGS）成为可持续替代方案，但 ABGS 启动期长。研究人员探究微塑料（MPs）对冷冻 ABGS 再活化影响。结果显示，适量 MPs 提升颗粒紧致度和脱氮除磷能力，高浓度则破坏结构。该研究为 ABGS 保存提供阈值参考。
在污水处理领域，传统活性污泥（CAS）系统一直占据重要地位，可随着环保要求的不断提高，它的弊端也逐渐显现出来。高能量消耗、潜在的温室气体排放以及较大的土地占用面积，让它在实现碳中和的道路上困难重重。为了应对这些挑战，藻菌颗粒污泥（ABGS）作为一种可持续的替代方案走进了人们的视野。ABGS 利用微藻和细菌的共生关系，不仅能高效去除污水中的营养物质，还能实现能源自给和碳封存，大大减少了对环境的影响。
然而，ABGS 也并非十全十美。它在大规模应用时遇到了一个关键难题 —— 稳定的 ABGS 形成需要很长的启动期。在这个启动期里，微藻和细菌需要经过自然选择和适应，才能建立起稳定的共生关系，而这一过程往往需要数月时间，这无疑成为了 ABGS 大规模推广应用的瓶颈。为了解决这个问题，研究人员尝试了多种方法，比如优化运行参数、添加添加剂，还有储存成熟的颗粒污泥以便后续再活化。
在实际的污水环境中，微塑料（MPs）作为一种普遍存在的新兴污染物，常常出现在污水处理厂中。它们对颗粒污泥系统有着不可忽视的影响，不仅会降低污染物去除效率，还会破坏污泥结构、干扰微生物群落的平衡。但是，此前并没有研究关注过 MPs 对冷冻储存的 ABGS 再活化过程的影响，这一知识空白限制了冷冻 ABGS 在实际污水处理中的应用。
为了填补这一空白，来自国内的研究人员开展了一项深入的研究。他们收集了长期运行反应器中的新鲜 ABGS，将其冷冻在 - 20°C 环境下 2 个月，模拟实际储存条件。之后，研究人员让这些冷冻的 ABGS 在不同浓度的 MPs（1.2 - 120mg/L）环境中再活化，并对多个方面进行了系统评估。
研究人员在研究过程中用到了多种关键技术方法。首先，对收集到的 ABGS 进行处理，在特定条件下冷冻储存后，使其在室温下解冻，然后将其置于实验室规模的光养序批式反应器（PSBRs）中培养。在研究过程中，通过观察颗粒的形态变化，分析其结构恢复情况；采用相关技术测定胞外聚合物（EPS）的含量和成分，研究其对颗粒稳定性的影响；运用微生物测序技术分析微生物群落结构和功能的变化，从而探究 MPs 对 ABGS 再活化的作用机制。
形态和结构恢复
研究人员将冷冻的 ABGS 在室温下解冻后发现，颗粒仍保持球形或椭圆形，细胞碎片较少，也没有明显的解体现象，这表明即使是在高 MPs 浓度压力下的 ABGS 也能成功再活化。而且，他们还观察到，在适度 MPs 暴露（R2 组）的情况下，颗粒颜色更深绿，这意味着真核生物的数量有所增加，相比没有 MPs 的 R0 组、低浓度 MPs 的 R1 组和高浓度 MPs 的 R3 组，呈现出独特的变化趋势。
营养去除性能
研究结果显示，适度的 MPs 浓度（12mg/L）能够增强颗粒的紧致度，实现更优异的氮和磷去除效果。然而，当 MPs 浓度升高到 120mg/L 时，系统的稳定性受到破坏，结构完整性和沉降能力下降，导致营养去除性能降低。
胞外聚合物（EPS）与颗粒稳定性
高浓度的 MPs 会抑制紧密结合的胞外聚合物（TB-EPS）的产生，还会破坏具有荧光特性的蛋白质类 EPS 成分，从而影响颗粒的稳定性，使得 ABGS 的结构完整性受损。
光合色素与代谢活性
适度 MPs 浓度下，光合色素含量激增了 122% ，但在高 MPs 浓度时，光合色素含量急剧下降，这与微生物代谢活性受到抑制密切相关。
微生物群落变化
通过微生物分析发现，氮 / 磷去除能力的增强与富集的硝化螺旋菌门（Nitrospirota）和聚磷菌（Candidatus Competibacter）有关。而高浓度的 MPs 则会破坏功能微生物群落，影响 ABGS 的营养去除功能。
综合以上研究结果，研究人员得出结论：冷冻的 ABGS 在经历低到高浓度的 MPs 压力（1.2 - 120mg/L）后能够成功恢复，但结构完整性和营养去除性能会受到显著影响。适度的 MPs（12mg/L）可以通过稳定 TB-EPS 和促进微生物协同作用，增强结构紧致度和营养去除能力；高浓度的 MPs（120mg/L）则会通过氧化应激和荧光 EPS 降解破坏 ABGS 的结构完整性。同时，高浓度 MPs 还会抑制光合功能，导致光合色素含量降低。
这项研究的意义重大，它首次揭示了 MPs 压力、冷冻储存和微生物驱动因素在 ABGS 系统中的相互作用关系，为确定 ABGS 保存的 MPs 阈值提供了重要依据，也为在 MPs 污染环境中优化 ABGS 的再活化过程提供了新的思路，有助于推动可持续污水处理管理的发展。该研究成果发表在《Bioresource Technology》上，为相关领域的研究和实际应用提供了宝贵的参考。
