七种微藻对多环芳烃的去除效能比较及生物质热解特性研究

针对污水处理厂(WWTPs)出水中多环芳烃(PAHs)残留浓度高(8.9-993.4 ng L?1)、传统处理技术效率有限(45-82%)的问题，研究人员系统比较了七种微藻对萘(NaP)、菲(Phe)和苯并(a)蒽(BaA)的耐受性、去除途径(79-100%以生物降解为主)及生物质热解产物特征。发现斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)和Desmodesmus sp.表现最优，且PAHs处理未显著改变热解产物组成(烃类23-46%、羧酸7-34%)，为微藻协同废水深度处理与资源化提供了新策略。

　　

随着工业化进程加速，多环芳烃(PAHs)这类具有致癌性、持久性的污染物在自然水体中广泛分布，而污水处理厂(WWTPs)出水竟是河流PAHs的主要输入源(贡献62-93%)。令人担忧的是，即便经过多级处理，出水中PAHs浓度仍高达8.9-993.4 ng L^?1，传统技术对其去除效率仅45-82%，这些"漏网之鱼"持续威胁生态系统和人类健康。面对这一困境，中国科学院水生生物研究所的研究团队将目光投向了微藻——这种既能高效降解污染物，又能转化为生物能源的"环境卫士"。他们在《Journal of Water Process Engineering》发表的研究，首次在环境相关浓度(ng L^?1级)下系统评估了七种微藻对三种典型PAHs的净化能力，并创新性地将生物处理与热解资源化技术耦合，为废水深度处理提供了"一箭双雕"的解决方案。

研究团队采用BG11培养基培养七种微藻（包括斜生栅藻、普通小球藻等），通过气相色谱-质谱联用技术(GC-MS)分析PAHs去除效率，结合热重-红外联用(Py-GC/MS)解析生物质热解产物特征。所有实验均在模拟实际环境PAHs浓度条件下进行，确保数据具有工程应用价值。

微藻培养与PAHs耐受性
在无PAHs的BG11培养基中，普通小球藻(Chlorella vulgaris)生长最快，终密度达15.4×10⁶ cell mL^?1。当暴露于PAHs时，所有菌株抑制率<20%，其中斜生栅藻和Desmodesmus sp.表现出最强的环境适应性。

PAHs去除效率与途径
七种微藻对NaP、Phe和BaA的总去除率达79-100%，斜生栅藻和Desmodesmus sp.表现最优。通过质量平衡分析证实，生物降解是主要去除途径（占比显著高于吸附和挥发），这与微藻细胞内过氧化物酶等降解酶的激活密切相关。

生物质热解特性
未处理微藻生物质热解主要生成烃类(23-46%)和羧酸(7-34%)，含氮化合物(5-27%)、酯类(8-17%)和醇类(7-14%)次之。值得注意的是，PAHs处理仅使羧酸和酯类比例微增（NaP组最明显），未改变产物组成框架，说明污染物残留不影响后续资源化利用。

这项研究突破了传统研究中mg L^?1级PAHs浓度的局限，首次在环境相关浓度下证实微藻处理的实际可行性。Yanyan Yang等作者特别指出，斜生栅藻和Desmodesmus sp.的优异表现与其特殊的细胞壁结构和代谢通路有关。更值得关注的是，PAHs处理后的生物质仍能通过热解高效转化为能源前体（如烃类），这种"处理-资源化"闭环模式，使微藻技术在经济性和可持续性上显著优于吸附、高级氧化等传统工艺。该成果不仅为WWTPs尾水深度处理提供了可靠菌种资源，更开创了污染物治理与生物质能源协同开发的新范式，对实现"双碳"目标下的环境治理具有重要启示。