零价铁作为微塑料污染有机底物厌氧消化的可持续调节剂：性能增强与环境意义

《Environmental Science & Technology》：Zero-Valent Iron as a Sustainable Regulator for Anaerobic Digestion of MPs-Contaminated Organic Substrates: Performance Enhancement and Environmental Significance

　　

摘要

在“双碳”目标下，厌氧消化（AD）对于有机固体废物资源化利用不可或缺，但底物中无处不在的微塑料（MPs）严重损害了 AD 性能。关于通过零价铁（ZVI）调节含 PE-MP 的 AD 系统的研究仍然很少，因此本研究通过批量实验将 ZVI 引入此类系统，以阐明其调节机制。PE-MP 减少了底物与微生物的接触，抑制了关键的产酸 - 产甲烷酶，并破坏了微生物网络，使乙酸/丙酸比降低至 0.269（稳定阈值：1.50），CH₄ 产量减少 34.23%，并增强了氧化应激和毒力因子。ZVI 释放的生物可利用铁促进了水解，蛋白酶和纤维素酶活性分别提高了 112.87% 和 97.24%，COD 去除率达到 61.27%；优化了产酸 - 产甲烷平衡（乙酸激酶增加了 100%，该比率恢复至 2.66）；将甲烷八叠球菌属丰度提高至 20.64%，CH₄ 产量提高 74.47%；并通过富集功能菌和网络模块化来恢复微生物群落以缓解氧化应激，乳酸脱氢酶活性下降 63.85% 表明这一点。CB-SEM 进一步阐明，ZVI 通过增强微生物群落的稳定性、代谢活性和抗氧化能力，并促进乙酸产甲烷等关键过程，系统性地提高了 AD 性能。本研究阐明了 ZVI 在增强含 PE-MP 有机底物 AD 性能中的核心调节作用，从而为改善微塑料污染环境中 AD 系统的稳定性和效率提供了可行的技术策略。