Evaluation of the microalga Tetradesmus lagerheimii for biomass production and elimination of endocrine disrupting chemicals in paper mill wastewater
本研究表明，强韧的微藻物种 *Tetradesmus lagerheimii* 能够通过在无需复杂预处理的稳定重复分批工艺中显著降低内分泌干扰化学物质并实现高生物量生产率，从而有效地处理造纸厂废水。
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造纸厂是世界上耗水量最大的行业之一，其产生的废水也是一种复杂的化学物质“浓汤”。即使在标准处理厂完成处理后，这些水中往往仍带有肉眼看不见的物质痕迹，这些物质会干扰生物体的激素系统。这些被称为内分泌干扰素的化学物质可以穿透传统的过滤器进入河流，从而对鱼类和其他野生动物构成风险。几十年来，科学家们一直在寻找既能更彻底地净化此类水质，又能将废物转化为有用之物的途径。一个极具前景的方向涉及一种被称为微藻的微小单细胞植物。这些生物是天然的过滤器；它们吸收水分、吸收营养，并能在生长为厚实的油性生物质的同时分解有害污染物，而这种生物质潜在可用于燃料或其他材料。然而，将这一构想转化为实际应用一直很困难。造纸厂的废水通常对许多类型的藻类来说毒性过强，以往在这些环境中培养藻类的尝试要么需要对水进行广泛且昂贵的预处理，要么导致植物生长量极低。
德国的一个研究小组致力于测试一种特定的、生命力顽强的微藻品系是否能在无需任何特殊预处理的情况下，在原始造纸厂废水中生存并茁壮成长。他们选择了一种名为 Tetradesmus lagerheimii 的品系，这是一种以耐受性著称的绿藻。他们没有稀释废水或通过过滤来去除潜在毒素，而是直接将藻类放入来自造纸厂厌氧处理阶段的水中。他们的目标是双重的：一是观察藻类是否能生长成高密度的培养物，二是确定这种生长是否能去除残留的内分泌干扰化学物质。为了衡量净化效果，他们使用了一种高度敏感的生物学测试，该测试检测的是水中的总雌激素活性，而非仅仅寻找特定的化学名称。这种方法就像一个生物传感器，能够揭示所有激素干扰物质（包括任何未知的分解产物）的综合效应。
结果显示，这些藻类具有极强的韧性。它们在未经处理的废水中生长旺盛，达到了高浓度的生物质，并未表现出被工业废水毒害的迹象。研究人员发现，他们不需要预先过滤水质或去除硫化氢等气体；藻类在原始废水中的生长情况与在经过预处理的样本中一样良好。在六天的时间里，藻类迅速增殖，实现了每升15克的生物质浓度。这是一个显著的数值，远超以往大多数涉及造纸厂废水研究中所报道的数据。该过程证明足够稳定，可以进行循环运行——即每周收获大部分藻类并添加新鲜废水，使培养物能够在不崩溃的情况下持续生长超过三周。
除了生长之外，这些藻类还充当了高效的清洁工。研究人员测量了藻类生长六天前后的雌激素活性。在有藻类存在的废水中，有害的激素活性降低了88%至98%。相比之下，在没有藻类的对照组水中，由于自然过程或其他微生物的生长，活性仅下降了60%至81%。这意味着特定的藻类品系负责额外清除了7%至33%的内分泌干扰化学物质。研究还调查了诸如双酚S（一种常见的工业化合物）等特定化学物质，发现经过藻类处理后，这些物质在水中的浓度降至检测设备无法探测的水平。藻类似乎要么分解了这些化学物质，要么将其吸收到了自身的细胞中。
然而，这项清理工作并非在所有方面都尽善尽美。虽然藻类有效地去除了激素干扰物，但它们降低水中总有机负荷的效果并未达到研究人员的预期。化学需氧量（衡量水中含有多少有机物的指标）虽然有所下降，但不如不含藻类的对照样本下降得那么多。研究人员观察到，藻类在生长过程中也会释放有机物质，这似乎抵消了废水中天然存在的细菌所做的一部分净化工作。在长期的重复循环中，藻类和细菌似乎相互适应，净化效率随时间略有提高，但仅靠藻类无法将有机负荷降低到最低水平。
研究结论认为，使用这种特定的藻类品系为处理工业废水提供了一条切实可行的路径。通过选择一种强韧且适应性强的生物，并使用能够提供最佳光照和气体交换的专门反应器，可以跳过昂贵且高能耗的预过滤步骤。该工艺成功地将清除危险激素污染物与生产有价值的生物质结合在一起。尽管仍面临挑战，例如管理有机负荷以及确保最终生物质的安全使用，但该研究证明了微藻可以作为一种可行且稳健的工具，用于清理复杂的工业废物，将一个棘手的环境问题转化为一种潜在的资源。
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