微藻介导的全氟和多氟烷基物质（PFAS）修复：相互作用、挑战与机遇

本综述系统探讨了微藻与全氟/多氟烷基物质（PFAS）的相互作用机制，重点解析了PFAS对微藻的毒性效应（如氧化应激、代谢干扰）及其防御响应（如抗氧化酶系统、EPS分泌）。文章深入探讨了微藻通过吸附（adsorption）、生物积累（bioaccumulation）和潜在酶降解途径实现PFAS生物修复的可行性，并分析了水质参数（pH、温度、共存污染物）对修复效率的影响，为开发绿色高效的PFAS污染治理策略提供了重要理论依据。

　　

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Categories-legacy and emerging PFAS

PFAS主要分为两类：(a) 聚合物类和 (b) 非聚合物类。聚合物类包括三大类别：1. 氟聚合物；2. 侧链氟化聚合物；3. 全氟聚醚。非聚合物类则包含以下亚组：1. 全氟烷基酸（PFAAs），其中包括全氟烷基羧酸盐（PFCAs）和全氟烷基磺酸盐（PFSAs）；2. 全氟烷基磺酰胺衍生物；3. 基于氟调聚物的化合物；以及 4. 半氟化烷烃。

PFAS-microalgae interactions

微藻细胞通常通过调节其抗氧化机制来抵御外源毒性，并表现出多种防御机制，例如分泌胞外聚合物（EPS）和活性氧（ROS）清除酶。此外，一些藻株还被报道能够以相当比例生物积累和生物降解新兴污染物（EPs）。为了解PFAS的毒性水平，许多研究使用微藻作为生物标志物/模型菌株；然而，其具体的相互作用机制仍需深入探索。

Bioremediation of PFAS by microalgae

目前以PFAS-藻类为基础的研究大多集中于评估PFAS对藻类代谢的毒性效应。而将其作为一种潜在的生物修复手段则是一个相对新颖的概念，并在过去几年中逐渐受到关注。尽管微藻已被报道可生物降解某些新兴污染物，但PFAS因其刚性的化学键而使得降解过程更为复杂。不过，已有少数微藻成员在实验室条件下展现出对PFAS的生物修复能力。

Water quality parameters

微藻在水体中的生长和增殖受若干关键因素调控——温度、pH、光照强度、溶解碳浓度以及氮磷水平。这些参数的改变会影响藻类群落动态，进而影响其对溶解性有机污染物（如PFAS）的吸附和吸收。一般而言，微藻细胞需要pH范围在6至8之间以进行充分的光合作用和生长。酸性水体（如某些工业废水）可能抑制藻类生长，从而间接降低其对PFAS的去除效率。

Opportunities and challenges

迄今为止，所有研究都只聚焦于PFAS的毒性去除和耐受性；然而，胁迫介导的藻类代谢变化其意义远不止于此。微藻已展现出作为生物燃料和生物制品原料的巨大潜力，为环境可持续性做出贡献。在有关PFAS-藻类相互作用的研究中，尚未有研究关注如何对生物质进行增值化/生物加工以生产高附加值产品和生物燃料。一个可能的原因或许是担心PFAS在生物质中的积累可能限制其后续应用。

Conclusions

与重金属相比，PFAS的刚性化学键使其成为更具挑战性的生物降解污染物。本文旨在深入理解PFAS毒性对微藻系统的影响、其防御机制以及可能用于生物修复的适应方式。根据暴露浓度和时间长短，PFAS可对微藻细胞造成显著影响，干扰主要代谢环节。作为响应，微藻菌株具备内在的防御机制，例如增强抗氧化酶系统和分泌EPS，这些机制可被导向作为潜在的生物修复策略。