微塑料粒径效应解析：异质聚集体对藻菌共生体系污水处理的影响机制

针对微塑料(MPs)在藻菌共生(Algal–bacterial consortium)污水处理中的生态风险，山东建筑大学团队通过25μm与100μm聚苯乙烯(PS)颗粒实验，揭示粒径差异导致异质聚集体(heteroaggregates)形成机制与处理效能变化：小粒径25PS引发氧化损伤并提升出水COD，大粒径100PS促进K01915基因表达增强氮降解。研究为MPs污染水体的生物处理优化提供理论支撑。

　　

全球每年产生的数十亿吨塑料垃圾已演变为严峻的环境挑战。这些塑料在迁移转化过程中会通过机械磨损、紫外线降解等途径分解成微塑料（MPs）。这些直径小于5毫米的颗粒因其巨大比表面积，极易吸附微生物形成异质聚集体（heteroaggregates），并通过氧化损伤和遮光效应干扰微生物生理功能。污水处理厂作为MPs的重要汇集地，其浓度可达3×10⁴颗粒/升，而藻菌共生技术这种依赖微生物协同作用的高效低碳处理工艺，正面临MPs干扰的未知风险。

山东建筑大学的研究团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表论文，首次系统探究了不同粒径聚苯乙烯（PS）微塑料对藻菌共生体系的影响机制。研究采用25μm（25PS）和100μm（100PS）PS颗粒模拟污染，通过监测化学需氧量（COD）变化、基因表达分析和污泥沉降实验，结合显微镜观察聚集体形态，揭示了粒径依赖性的环境行为差异。

Results and discussion

1. 污水处理效能：含MPs系统出水COD降至65 mg/L，优于对照组76.7 mg/L，但25PS因细胞内容物释放导致后期COD回升。
2. 聚集体特性：25PS形成致密异质聚集体，遮光率达78.5%；100PS聚集体结构松散，遮光效应弱。
3. 基因调控：100PS上调小球藻K01915基因（氮代谢关键酶），促进含氮有机物降解；25PS则抑制K00626等碳代谢基因，阻碍有机碳水解。
4. 污泥分离：MPs提升沉降效率，25PS沉降速度较100PS快1.3倍，但均增加污泥/上清液固体残留。

Conclusion
研究阐明粒径是决定MPs环境行为的关键因素：小粒径颗粒通过致密聚集体引发级联效应——从细胞损伤到代谢抑制；大粒径颗粒则主要通过表面吸附和基因调控影响物质循环。该发现为MPs污染水体的工艺优化提供新思路：需针对粒径分布调整藻菌比例或添加抗氧化剂，同时警示MPs对污泥处置的潜在风险。值得注意的是，100PS对氮代谢的促进作用提示可开发粒径特异性生物强化技术，而25PS的负面效应则呼吁加强对纳米级MPs的监管。团队特别指出，后续研究应拓展更多MPs材质和形态的影响评估，以完善风险防控体系。