纳米氧化锌浓度调控微藻-细菌-真菌共生体系对水产养殖废水中营养盐与抗生素的协同去除机制

本研究针对水产养殖废水富含营养盐和抗生素残留引发的环境问题，创新性地探究了纳米氧化锌(nZnO)浓度对微藻-细菌-真菌共生体系(MBF)净化效能的影响。通过构建四种共生体系，发现含椭圆小球藻(Chlorella ellipsoidea)、S395-2菌株和玫瑰色拟青霉(Clonostachys rosea)的Strain 3在40 mg/L nZnO条件下表现最优，COD/TN/TP去除率达86-89%，四环素类抗生素去除率超96%，为水产废水治理提供了高效低耗的生态解决方案。

　　

上海应用技术大学生态技术与工程学院的研究团队在《Algal Research》发表的重要研究，揭示了纳米材料调控微生物共生体系净化复杂废水的新机制。随着全球水产养殖业规模扩张，富含氮磷营养盐和抗生素（如四环素类、β-内酰胺类）的废水引发水体富营养化和耐药基因扩散双重危机。传统微藻单一培养技术对抗生素去除效率不足5%，而本研究提出的三相共生体系通过微生物互作实现了污染物协同降解。

研究采用BG11培养基培养椭圆小球藻SDEC-11，与S395-2细菌、玫瑰色拟青霉构建四种共生组合，在0-80 mg/L nZnO梯度下测试体系性能。通过监测生长速率（μ）、叶绿素荧光参数（F_v/F_m）等生理指标，结合COD（化学需氧量）、TN（总氮）、TP（总磷）及四类抗生素的去除动力学分析，系统评估了nZnO的浓度效应。

【主要技术方法】

1. 构建微藻-细菌-真菌三相共生体系，设置4种菌藻组合（Strain 1-4）
2. 采用200 μmol m^?2 s^?1光强的LED光源模拟光合条件
3. 通过HPLC-MS检测四环素(TC)、氧四环素(OTC)等抗生素残留
4. 使用叶绿素荧光仪测定PSII最大光化学效率(F_v/F_m)

【研究结果】

1. 生长特性：40 mg/L nZnO使Strain 3生长速率达0.38 d^?1，较对照组提升81%。共生菌通过分泌生长因子（如吲哚乙酸）促进微藻增殖。

2. 营养盐去除：Strain 3在最佳nZnO浓度下COD、TN、TP去除率分别为88.52±8.19%、86.44±8.05%、86.51±8.25%，显著高于单一微藻体系（p<0.05）。

3. 抗生素降解：TC和OTC在40 mg/L nZnO时的去除率分别达99.08±0.62%和96.45±2.63%，推测nZnO通过增强细胞膜通透性促进抗生素胞内代谢。

4. 光合机制：nZnO通过调节光系统II电子传递链提升F_v/F_m值至0.72，促进NADPH生成以驱动污染物还原反应。

【结论与意义】
该研究首次阐明nZnO浓度梯度对MBF体系的多重调控效应：40 mg/L nZnO既能优化微生物共生关系，又通过促进胞外聚合物(EPS)分泌增强污染物吸附。提出的"材料-微生物"协同调控策略，相比传统化学处理法减少药剂投加量60%以上。成果为水产废水处理提供了兼具高效性（抗生素去除率>96%）和生态安全性（nZnO<50 mg/L无毒性）的技术方案，对控制水体耐药基因传播具有重要实践价值。