基于绿色设计理念的壳寡糖改性平菇菌丝体高效去除水体微塑料污染研究

微塑料污染治理面临技术瓶颈，中国科学院团队创新性地利用壳寡糖(COS)和柠檬酸改性平菇菌丝体(PM)，开发出环境友好型吸附材料M-PM。研究表明，1g改性菌丝体可吸附412.42±9.14mg微塑料，对自来水样本去除率达68.8%，通过表面阳离子化和交联结构增强静电吸附作用。该研究为微塑料治理提供了可持续解决方案，发表于《Industrial Crops and Products》。

　　

微塑料污染已成为全球性环境危机，这些粒径小于5mm的塑料碎片广泛存在于海洋、土壤甚至人体血液中。传统处理方法如混凝沉淀、光降解等存在二次污染风险，而生物质吸附材料如活性炭又面临生产成本高、降解困难等问题。面对这一挑战，中国科学院的研究团队独辟蹊径，从餐桌上常见的平菇（Pleurotus ostreatus）中找到了突破口。

研究人员创新性地采用天然提取物壳寡糖（Chitosan oligosaccharide, COS）和柠檬酸对平菇菌丝体（PM）进行改性，开发出新型生物吸附材料M-PM。这项发表于《Industrial Crops and Products》的研究显示，改性后的菌丝体展现出惊人的微塑料吸附能力——1克材料可吸附412.42±9.14毫克微塑料，对自来水样本的去除率高达68.8%，远超现有技术。

研究团队运用了多项关键技术：通过扫描电镜（SEM）观察材料形貌，傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）分析化学结构，zeta电位测试表征表面电荷变化，以及吸附动力学和热力学模型解析作用机制。实验选用聚乙烯（PE）和聚苯乙烯（PS）这两种环境中最常见的微塑料作为研究对象，在模拟污水和真实水样（自来水、海水、土壤上清液）中系统评估了材料的性能。

【3.1 制备与表征】部分显示，改性后的M-PM表面形成致密交联结构，水吸附能力达997.33±4.16%。FTIR谱图中1732cm^-1处的酯键特征峰证实了COS成功接枝，XPS分析显示N1s谱图中新增的400.84eV峰对应C-N键，表明表面氨基质子化形成-NH₃⁺。

【3.2 吸附性能】部分揭示，M-PM对PS和PE的吸附量分别达378.16±22.6mg/g和239.88±6.66mg/g（pH=7），是未改性PM的2.1-2.7倍。SEM图像直观显示M-PM处理后的溶液浊度显著降低。

【3.3 吸附动力学】通过伪二级动力学模型（R²>0.99）证实化学吸附主导过程，颗粒内扩散模型将吸附分为三个阶段：快速膜扩散（0-300min）、缓慢内扩散（300-540min）和平衡阶段。

【3.4 吸附等温线】数据显示Langmuir模型（R²=0.9793-0.9981）最适配，表明单分子层吸附占主导。25℃时M-PM对PS的理论饱和吸附量达468.02±22.98mg/g。

【3.6 实际应用】部分证明，M-PM在三种真实水样中对PS的去除效率达60.1%-68.8%，处理成本仅0.616元/升。COD测试表明有机物含量影响吸附效率，土壤上清液处理效果相对较差。

这项研究的突破性在于：首次将食用菌菌丝体成功改性为高效微塑料吸附剂，全过程采用天然原料实现"零污染"生产。M-PM兼具优异的生物降解性——土壤中15天完全分解，以及生物相容性——对大肠杆菌生长无影响。相比传统方法，该技术吸附效率提升1.28倍，成本降低80%以上，为微塑料治理提供了兼具环保性和经济性的解决方案。研究不仅建立了作物增值的新范式，更开创了"从餐桌到污水处理"的可持续技术路线，对实现联合国可持续发展目标（SDGs）中的清洁水源目标具有重要实践意义。