藻类“吃”掉塑料！新型净水技术或将破解微塑料污染难题，改善水环境

微塑料污染和养殖尾水超标排放已成为全球重要问题。为解决这一问题，科研人员构建了一种藻类净水除杂系统，并研究其拦截微塑料和去除水体氮、磷的能力。

研究使用水绵(Spirogyra)、浒苔(Enteromorpha)和刚毛藻(Cladophora) 3种丝状藻在净水除杂系统中进行微塑料拦截实验，结果显示，实验时间为10 d时，3种丝状藻对纤维状微塑料拦截效果最佳(水绵88.50%，浒苔79.50%，刚毛藻75.50%)，对颗粒状微塑料拦截效果最差(水绵67.50%，浒苔53.00%，刚毛藻55.00%)。与其他2种藻类相比，水绵对微塑料具有更好的拦截效果，因此，使用水绵进行水体氮、磷去除实验。将单位面积的藻量分为0、2、4和6 g/dm²，在15 d的实验中，水绵对总氮的去除率最高为91.88% (4 g/dm²)，对总磷的去除率最高为90.33% (6 g/dm²)，对PO₄^3–-P去除率最高为90.38% (6 g/dm²)。4 g/dm²与6 g/dm²组的结果无显著差异(P > 0.05)。

研究表明，净水除杂系统可有效去除水体中纤维状微塑料和吸收水体氮、磷，且4 g/dm²的藻量是本净水除杂系统去除氮、磷最适宜的藻量。

参考文献：藻类净水除杂系统对微塑料及氮,磷去除效果的影响 DOI: 10.19663/j.issn2095-9869.20231027001

一、藻类如何“吃掉”微塑料？

藻类“吃掉”微塑料并不是像动物一样主动摄食，而是通过吸附、絮凝、生物累积来完成的。藻类净水技术是一种具有广阔应用前景的环境友好型技术。通过深入研究藻类与微塑料的相互作用机制，优化藻类生长条件，可以进一步提高藻类净水系统的效率，为解决水体污染问题提供新的途径。

• 吸附： 藻类细胞表面具有较强的吸附能力，可以吸附水体中的微塑料颗粒。
• 絮凝： 藻类在生长过程中会分泌多糖等粘性物质，这些物质可以将微塑料颗粒包裹起来，形成絮状物，从而沉降到水底。
• 生物累积： 一些微塑料颗粒可能被藻类误认为食物，在藻类摄食过程中被吞入体内。

藻类净水系统对不同类型微塑料的去除效果并不完全相同。 一般来说，尺寸较小的微塑料更容易被藻类吸附和去除。密度较小的微塑料更容易浮在水面上，不易被藻类捕获。形状不规则的微塑料比形状规则的微塑料更难被去除。微塑料表面的官能团会影响其与藻类的相互作用，从而影响去除效果。

为了保证系统的稳定运行，需要确保藻类生长在事宜的条件下。为了保证藻类净水系统的稳定运行，一般需要控制以下因素：

• 光照强度和光照时间： 光照是藻类进行光合作用的能量来源，需要提供充足的光照。
• 水温： 不同藻种的生长温度范围不同，需要控制水温在藻类的适宜范围内。
• 营养盐浓度： 氮、磷等营养盐是藻类生长必需的营养物质，需要控制营养盐的浓度，避免藻类过度生长。
• pH值： pH值会影响藻类的生长和代谢，需要控制pH值在适宜范围内。
• 水体中的其他物质： 有机物、重金属等物质会对藻类的生长产生影响，需要控制这些物质的浓度。
• 定期监测水质： 监测水质中的藻类浓度、营养盐浓度、pH值等指标，及时调整系统运行参数。
• 定期清理藻类： 当藻类生长过密时，需要及时清理，避免影响系统运行。
• 选择合适的藻种： 选择具有较强耐污能力和去除微塑料能力的藻种。

二、藻类净水技术存在的问题与挑战

藻类净水技术具有巨大的应用潜力，藻类能高效去除水体中的氮、磷、重金属等污染物，同时还能吸附微塑料。藻类生长过程中能固定CO₂，缓解温室效应。 藻类生物质可转化为生物燃料、肥料、食品等，具有较高的经济价值。另外，藻类能吸附和富集水体中的重金属离子，如镉、铅、汞，能降解一些有机污染物，如石油烃、多环芳烃等。

但建设和运营藻类净水系统需要较高的投入。 不同藻种对环境条件的要求不同，选择合适的藻种是关键。藻类生长过快或过慢都会影响水质净化效果。藻类生物质的收获、干燥和后续利用需要完善的技术。

藻类净水技术在实际应用中面临诸多问题，光照、温度等环境因素的季节性变化会影响藻类生长。藻类过度生长可能导致水体富营养化。藻类培养过程中可能滋生病原微生物。应根据当地气候条件，设计合理的藻类培养系统。精准控制营养盐的添加量，避免藻类过度生长。 定期对培养系统进行消毒，防止病原微生物滋生。

那么，如何快速、准确地筛选出具有高去除效率的藻种？如何优化藻类培养条件，提高藻类的生长速率和生物量？这些问题就交给你们了。

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