不同水基质对平菇（*Pleurotus ostreatus*）菌丝球去除有机微污染物（OMPs）及全氟烷基物质（PFAS）的影响

《Journal of Hazardous Materials Advances》：Impact of different water matrices on removal of organic micropollutants (OMPs) including perfluoroalkyl substances (PFAS) by fungal pellets of Pleurotus ostreatus

　　

有机微污染物（OMPs）包括全氟和多氟烷基物质（PFAS）是持久性水污染物，在常规处理系统中难以去除。虽然利用白腐真菌进行真菌修复提供了一种有前景的基于自然的方法，但其在复杂环境基质中的性能及其对PFAS的降解效率尚不清楚。本研究评估了真菌菌丝球（平菇*Pleurotus ostreatus*）在四种基质（自来水、废水、处理过的和未处理的垃圾渗滤液）中对14种OMPs和8种PFAS的去除性能。同时，评估了胞外酶降解的贡献。8种OMPs（如美托洛尔、普萘洛尔和西酞普兰）实现了强去除效率（>80%），而克林霉素、克拉霉素、缬沙坦和坎地沙坦去除不充分，这与不利于漆酶介导氧化的结构特征一致。对于PFAS，只有全氟辛烷磺酰胺（FOSA）表现出持续强去除（94–99%），而长链全氟羧酸（PFCA）表现出中等去除，全氟磺酸（PFSA）则基本持久存在。去除效率强烈依赖于基质，废水中的OMP去除率高于自来水。研究人员跨基质考察了基质效应，其对计算去除效率的影响通常在可接受范围内。胞外酶（如漆酶）被证实在OMP降解中起主要作用，但真菌菌丝球提供了额外的去除途径，包括生物吸附和胞内降解。本研究为白腐真菌菌丝球在复杂基质中去除结构多样的OMPs和选定PFAS的潜力提供了新见解。

论文解读：不同水基质对平菇菌丝球去除有机微污染物和全氟烷基物质的影响

**一、研究背景与目的**

有机微污染物（OMPs）包括药物、个人护理产品和工业化学品，以及全氟和多氟烷基物质（PFAS）是水环境中日益受关注的持久性污染物。它们在地表水、地下水和废水（WW）出水中常以痕量浓度检出，即使在低浓度下也可能产生不良生态与健康效应。由于PFAS具有高极性、表面活性及抗降解性等独特物化性质，该研究将非PFAS的有机微污染物称为“OMPs”，并将PFAS作为独立组别。常规污水处理厂和垃圾渗滤液处理设施通常无法高效去除OMPs或PFAS，导致其持续排入受纳水体。欧盟指令(EU) 2024/3019要求采用高级处理工艺实现优先污染物≥80%的去除率。真菌修复利用白腐真菌产生广谱胞外木质素分解酶（如漆酶和锰过氧化物酶），可降解结构多样的有机污染物，同时菌丝体还能通过生物吸附和胞内降解去除污染物，被视为有前景的可持续替代技术。然而，以往研究多集中于无菌合成培养基，对复杂实际基质如废水和垃圾渗滤液的研究有限；且真菌处理对不同结构OMPs和PFAS的综合作用、基质组成的影响以及分析基质效应缺乏系统评估。为此，本研究评估了平菇（*Pleurotus ostreatus*）菌丝球在四种水基质——自来水（TW）、废水（WW）、处理过的垃圾渗滤液（LT）和未处理的垃圾渗滤液（LU）中对14种OMPs和8种PFAS的去除效率，同时考察基质效应及胞外漆酶活性的作用。

**二、研究方法概要**

研究人员从当地污水处理厂采集WW三级出水，从瑞典乌普萨拉县垃圾填埋场采集LT和LU样本。菌丝球由谷物菌种（*P. ostreatus* M2191）在含木质素的无菌TW中振荡培养获得。实验1：向四种基质中加标OMPs（10 000 ng/L）和PFAS（1 000 ng/L），加入菌丝球（湿重160 g/L，相当于干重27 g/L），24小时后测定去除效率；并设置零时和24小时无生物质对照。实验2：仅针对OMPs，将培养液过滤去除菌丝体后，用无菌TW稀释成三种漆酶活性水平（约50、100、200 U/L），加标OMPs 1 000 ng/L，孵育2、6、24小时。样品采用在线固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）分析，并系统评估基质效应和绝对回收率。

**三、主要结果**

**3.1 菌丝球对OMPs和PFAS的去除**

所有14种OMPs在菌丝球处理后浓度显著下降（除TWP中缬沙坦、坎地沙坦和厄贝沙坦外）。美托洛尔、普萘洛尔、曲马多、文拉法辛、奥沙西泮和西酞普兰在所有基质中均表现强去除（>80%）；卡马西平和比卡鲁胺接近强去除；克林霉素和克拉霉素为中等去除；缬沙坦和坎地沙坦去除不充分。芳香环结构和给电子基团（如羟基、胺基）有利于漆酶氧化，而含羧基、酰胺等吸电子基团或高度阴离子化的化合物去除较差。PFAS中，只有全氟辛烷磺酰胺（FOSA）在所有基质中持续强去除（94–99%），其pKa较高，阴离子特性较弱；长链全氟羧酸（PFCA）如全氟癸酸（PFDA）、全氟十一酸（PFUnDA）、全氟十二酸（PFDoA）显示中等去除（平均62%、59%、71%）；而全氟磺酸（PFSA）和全氟辛酸（PFOA）去除率仅19–43%，基本持久。长链PFCA的较高去除可能与其疏水性和较弱的C—F键有关。

**3.2 去除效率的基质依赖性**

OMPs平均去除率顺序为WWP>LTP>LUP>TWP。8种OMPs在WW中的去除显著高于TW，可能因为废水中天然有机物和其他污染物可作为氧化还原介体，或已存在的微生物群落产生协同作用；而美托洛尔、曲马多和文拉法辛在复杂基质中去除较低，可能与竞争作用有关。基质效应评估显示，WW和渗滤液对OMPs信号有强烈抑制（如普萘洛尔抑制51–62%），TW抑制较小；加入菌丝球后TW的抑制增强（从-16%到-41%），而对复杂基质影响不大。PFAS总体呈信号增强或轻微抑制。基质效应比值分析表明，对去除效率的最大潜在误差通常低于±30%，在可接受范围内。

**3.3 漆酶活性对OMPs去除的影响**

在仅含胞外漆酶的实验中，所有14种OMPs浓度均显著下降。24小时后，12种OMPs在所有酶活性水平下达到强或中等去除，比卡鲁胺和克拉霉素始终去除最低。去除效率随酶活性增加而提高，强去除化合物数从7种（T1）增至10种（T3）。与孵育时间相比，酶活性对去除效率的影响更显著。对比实验1（菌丝球）和实验2（酶悬浮液）发现，菌丝球处理对多种OMPs的去除率高于单独酶处理，表明生物吸附、胞内降解等途径可与酶促作用协同；但卡马西平、普萘洛尔和西酞普兰的去除率差异较小，提示酶促降解是这些化合物的主要机制。由于两实验初始浓度和体系不同，该对比仅作定性假设生成。

**四、讨论与结论**

讨论部分强调：菌丝球处理在复杂实际基质中总体可行，基质组成显著影响去除效率；基质效应虽存在但影响可控。胞外漆酶是OMP降解的主要贡献者，但菌丝球的多途径协同（胞外酶、胞内酶、生物吸附）通常优于单独酶处理。对于PFAS，除FOSA外，多数PFAS去除有限，反映了强C—F键和阴离子特性对酶促反应的限制。研究未分析转化产物，因此母体去除不等于完全矿化。

研究结论如下：本研究证明了*P. ostreatus*菌丝球在TW、WW、LT和LU等多种水基质中去除OMPs和PFAS的潜力，突出了真菌修复作为复杂实际基质中可持续水处理技术的可行性。24小时处理后，大多数OMPs获得强去除（>80%），尤其含芳环或给电子基团的化合物；而含吸电子基团或高阴离子特性的化合物（如缬沙坦和坎地沙坦）去除不充分，体现了真菌修复的结构依赖性局限。对于PFAS，仅FOSA达到持续强去除，长链PFCA中等去除，PFSA和短链PFAS去除较差，反映物化约束和酶选择性。基质组成显著影响去除效率，WW比TW更高的去除表明含有机物和微生物群落的复杂基质可增强真菌处理，但OMP间竞争可能降低去除。胞外漆酶活性对OMP降解有重要贡献，但菌丝球通常实现相似或更高去除，强调联合机制的重要性。应指出，本研究未评估转化产物及相关环境风险，母体化合物去除不应解释为完全降解或矿化，未来需结合目标分析、可疑或非靶标筛查及生态毒理测试，全面评价真菌和漆酶处理的环境安全性。