综述：废水中微塑料的消除：微藻作为一种可持续策略

这篇综述系统探讨了微藻在废水处理厂（WWTPs）中去除微塑料（MPs）的应用潜力，重点分析了MPs的特性、在WWTPs中的迁移路径以及微藻通过异质聚集、生物吸附和生物降解等多重机制实现MPs封存的可行性，同时评估了环境与操作因素对去除效率的影响。文章指出实验室研究虽展现显著前景，但实际规模应用仍需解决经济可行性和长期滞留时间等挑战。

　　

微塑料作为新兴污染物的挑战

微塑料（MPs）因其体积小、持久性强已成为全球生态系统的顽固污染物。尽管现代污水处理厂（WWTPs）能去除90%的MPs，但每年仍有数百万吨塑料通过废水进入环境。这些MPs根据来源可分为初级（如化妆品微珠）和次级（大塑料降解产物），其尺寸范围从1μm到5mm，常见形状包括纤维（占50%）和碎片（30%）。更令人担忧的是，MPs能吸附有毒物质，通过食物链传递，导致水生生物肝脏损伤、哺乳动物生殖障碍甚至人类癌症风险上升。

传统废水处理的局限性

现有WWTPs通过物理筛选、化学混凝和生物处理的三级工艺可去除97%的MPs，但纳米级塑料和纤维仍易逃逸。初级处理通过筛网和沉淀去除62%以上MPs，二级生物处理主要依靠细菌群落吸附14-20%的MPs，而膜过滤等三级处理虽高效但成本高达0.4欧元/m³。关键矛盾在于：被去除的MPs最终富集在污泥中，而厌氧消化并不能降解它们，导致农业回用或填埋时形成二次污染。

微藻的生态修复潜力

微藻（如小球藻、栅藻）因其独特的生理特性成为MPs治理的新希望。这些光自养微生物能在废水中快速增殖（倍增时间约26小时），通过三种机制作用MPs：1）分泌胞外聚合物（EPS）形成异质聚集促进沉降；2）通过表面电荷吸附MPs；3）分泌酯酶、过氧化物酶等降解聚合物链。实验显示，螺旋藻30天内使聚乙烯（PE）碳含量降低1.62%，而蓝藻与绿藻的混合培养对低密度聚乙烯（LDPE）的降解率可达38%。

技术瓶颈与优化方向

实际应用中存在三重矛盾：首先，微藻需4-8天滞留时间才能有效捕获MPs，远超传统处理周期；其次，MPs本身会抑制微藻生长——聚苯乙烯（PS）纳米碎片可使栅藻生长降低47%，而聚乙烯（PET）碎片会导致叶绿素含量波动；再者，收获微藻生物质的成本占生产总成本的30%，尽管其可用于生物燃料（产能是传统作物的10倍）。最新研究建议采用薄层光生物反应器（80-100 m²/m³比表面积）结合污泥水培养，使处理成本降至0.95欧元/kg生物质。

未来发展的关键路径

突破方向应聚焦于：1）开发MPs特异性降解酶体系，如源自藻类的角质酶；2）优化群体感应调控以增强EPS分泌；3）构建微藻-细菌共生系统提升降解效率。欧盟"2030年减少30%MPs污染"的目标将推动相关法规出台，而微藻技术若能解决滞留时间与成本问题，有望成为WWTPs革新的核心驱动力。值得注意的是，近期在葡萄牙开展的离心液微藻处理中试显示，其氮磷去除率分别达86%和63%，同时实现能量净输出，为规模化应用提供了样板。