植物激素强化微藻技术:药物污染物去除与资源回收的双功能解决方案

【字体: 时间:2025年08月01日 来源:Journal of Hazardous Materials 11.3

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  本研究创新性地采用七种植物激素(IAA、ABA、SA等)强化Chlorella pyrenoidosa微藻体系,实现三氯卡班(TCC)降解率最高达87.4%,生物量提升4.08倍。机制研究揭示其通过Ca2+/NO信号通路调控ROS平衡,50L光生物反应器中SA使16种药物污染物(PCs)去除率提升2.6倍,脂质生产力达4.27 mg L-1 d-1,且99.997%激素被利用无二次污染,为废水处理与循环生物经济提供可持续方案。

  

Highlight
植物激素强化微藻展现出药物污染物(PCs)去除率提升74.7%(真实废水体系)与生物资源增产的双重优势。其中水杨酸(SA)以近乎完全的利用率(99.997%)成为最具成本效益的解决方案,彻底规避二次污染风险。这项可规模化生物技术不仅实现可持续废水净化,更将传统处理系统转型为资源回收平台。

关键发现
• SA组表现最均衡:生物量达0.52 g L-1(接近ZT组的0.53 g L-1),TCC去除率86.2%(接近GA3组的87.4%),脂质生产力最高达4.27 mg L-1 d-1
• 放大实验证实:50L光生物反应器中,SA使脂质、淀粉、蛋白质和色素生产力分别提升2.86倍、4.71倍、8.91倍和6.96倍
• 双作用机制:通过增强降解代谢缓解氧化应激,同时调控Ca2+/NO信号网络维持ROS稳态

Conclusion
本研究证实植物激素能显著提升微藻对废水中PCs的去除效能,同时促进生物资源生产。在模拟条件下,七种测试激素均通过调节细胞内Ca2+和NO水平、修复氧化损伤、恢复ROS稳态来缓解TCC胁迫,使污染物降解率和生物量产量同步提高。特别值得注意的是,ZT组获得最高生物量产量(0.53 g L-1,较对照组提升4.08倍),而GA3组实现最优TCC降解率(87.4%)。SA则展现出最全面的性能平衡,其在实际废水放大实验中表现出的高效能和零残留特性,使其成为工程化应用的首选方案。

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