本研究由Tanushree Paul、Pushpita Nath、Shahnaj Tapadar、Sakiba Sultana、Sanjana Deb Purkayastha、Himangshu Sharma和Jayashree Rout共同完成，作者均来自印度阿萨姆大学（Assam University）生态与环境科学系。该论文题为《Growth potential, biochemical properties and nutrient removal efficiency of some freshwater microalgae and their consortia from wastewater》，发表于学术期刊《International Journal of Phytoremediation》2025年第27卷第2期，页码为145至155。该研究属于环境生物技术与微藻应用领域，旨在探究四种淡水微藻在单一培养和混合培养条件下对不同氮磷浓度及生活污水的生长响应、生化组成变化、抗氧化活性以及氮磷营养盐去除效率，并评估其在污水处理和资源化利用方面的应用潜力。

研究的学术背景建立在微藻生物技术、污水处理和生物炼制交叉领域的基础上。微藻具有生长速率快、环境适应性强、生化组成丰富等特点，可用于生产功能性食品、饲料、化妆品、营养补充剂和生物燃料。然而，微藻培养需要大量营养盐和水资源，导致成本较高。利用生活污水培养微藻可在提供氮磷等必要营养的同时实现污水净化，因此被认为是一种经济且可持续的策略。此前已有大量研究关注栅藻属和小球藻属等微藻在污水处理中的应用，但对不同藻种形成的藻类联合体（consortia）在不同营养条件下对生活污水的适应机制、营养盐去除能力及生化产物积累的系统比较仍然有限。本研究选择了四种微藻，包括三种绿藻门（Chlorophyta）的Scenedesmus dimorphus、Parachlorella kessleri、Coelastrella tenuitheca和一种蓝藻门（Cyanophyta）的Chroococcus turgidus，分别在单一培养和联合体培养条件下探究它们对氮磷富集、氮磷剥夺以及生活污水的响应，尤其关注其生长特性、营养盐去除效率和生物活性物质积累能力。

研究包含两组独立实验。第一组实验探讨不同硝酸盐氮（NO₃-N）和磷酸盐磷（PO₄-P）浓度的影响，设置了标准BG11培养基作为对照，并在改良BG11培养基中设置了NO₃-N浓度为0、750和3000 mg/L以及PO₄-P浓度为0、20和80 mg/L的梯度组合。第二组实验使用生活污水（sewage water，SW）作为培养基，包括未稀释的100%生活污水和稀释至50%的生活污水。实验共涉及四种单一微藻培养及其混合联合体，总计50个处理组，每个处理组有3个重复，使用300 mL的BG11、改良BG11或生活污水，实验周期为20天。藻种接种量控制在40–50 mg/L干重。培养条件为光照强度2000 lx，温度24±1°C，每日摇动3至5次防止细胞贴壁。生长通过细胞计数和680 nm处光密度测定进行评估，并计算比生长速率（specific growth rate，µ）。生活污水取自印度阿萨姆邦Silchar镇的城镇生活排水系统，经过0.22 µm滤膜过滤和高压灭菌后使用。污水理化特征测定包括酸碱度（pH）、溶解氧（DO）、生物需氧量（BOD）、游离二氧化碳、硝酸盐、磷、氨氮和硫酸盐等指标，其中硝酸盐含量为41.10 mg/L，磷含量为25.50 mg/L，氨氮为13.80 mg/L，BOD为23.33 mg/L，属于典型有机污染水体。

在藻类生化组分分析中，脂质含量采用氯仿-甲醇匀浆法结合重量法测定；碳水化合物采用蒽酮试剂法，在620 nm波长处测定吸光度；蛋白质采用Herbert等人描述的方法结合Folin-Ciocalteu试剂在650 nm处测定；淀粉采用高氯酸水解法结合蒽酮试剂在625 nm处测定。植物化学物质和抗氧化酶活性分析包括总酚含量（Folin-Ciocalteu法）、总黄酮含量（氯化铝显色法）、单宁含量（香草醛-盐酸法）、抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）活性（Nakano和Asada法）、过氧化氢酶（catalase，CAT）活性（Aebi法）以及DPPH自由基清除率。营养盐去除效率通过每四天测定一次培养液中的氮磷含量，并计算去除速率和去除百分比。统计分析采用单因素方差分析（one-way ANOVA）和Tukey检验，显著性水平设为p<0.05，所有数据以三次重复的平均值±标准误差表示。

主要研究结果显示，四种微藻在对照BG11培养基中的生长最好，联合体的最高细胞数在第20天达到9.1×10⁶个/mL，比生长速率为0.0164±0.0001 µ/d；在生活污水中联合体的细胞数达到7×10⁶个/mL。Scenedesmus dimorphus在对照培养基中达到8.15×10⁶个/mL，在生活污水中达到6.5×10⁶个/mL，表现出较强的适应性和生长优势。高浓度氮（3000 mg/L NO₃-N）和磷（80 mg/L PO₄-P）显著抑制了Scenedesmus dimorphus的生长，细胞数分别下降至1.7×10⁶和0.7×10⁶个/mL，比生长速率降至0.001±0.0001 µ/d。Chroococcus turgidus生长相对缓慢，在对照培养基中第20天细胞数为6.1×10⁶个/mL，在高氮和高磷条件下进一步下降至1.4×10⁶和0.3×10⁶个/mL，表明该蓝藻对营养盐胁迫较为敏感。从整体上看，联合体培养在多种营养条件下保持较好的生长稳定性，提示多藻种共存可能通过生态位互补增强对环境的适应能力。

在生化组分方面，生活污水培养条件促进了较高的蛋白质和碳水化合物积累。Parachlorella kessleri在生活污水中碳水化合物含量为36.97%，蛋白质含量为44.44%，在四种藻类中蛋白质含量最高。Scenedesmus dimorphus的碳水化合物含量为36.50%，蛋白质含量为41.54%；Coelastrella tenuitheca的碳水化合物为36.07%，蛋白质为44.27%；Chroococcus turgidus的碳水化合物较低，为33.54%，蛋白质为43.02%。联合体的碳水化合物和蛋白质分别为36.60%和43.01%，说明在多物种共存条件下蛋白质合成能力仍然较强。氮剥夺条件下联合体的淀粉含量最高，为4.12%，而高氮条件下淀粉含量最低，为1.30%。脂质积累方面，联合体在生活污水中脂质含量最高，达到42.93%，其余依次为Scenedesmus dimorphus的42.36%、Chroococcus turgidus的41.60%、Parachlorella kessleri的41.45%和Coelastrella tenuitheca的40.22%。这些结果表明，生活污水中的氮磷组成足以支持蛋白质和碳水化合物合成，同时氮素限制或特定污水条件可促进脂质和淀粉积累。

抗氧化酶和植物化学物质的分析结果显示，Scenedesmus dimorphus在生活污水中表现出最高的DPPH自由基清除率，为51.21%，其次为Chroococcus turgidus的49.15%和Coelastrella tenuitheca的43.49%。过氧化氢酶活性在生活污水中最高，其中Coelastrella tenuitheca达到0.44×10² U/mg蛋白；在氮剥夺条件下活性最低。抗坏血酸过氧化物酶方面，Scenedesmus dimorphus在氮剥夺条件下活性最高，为0.36×10² U/mg蛋白。总酚含量以Parachlorella kessleri在生活污水和对照培养基中最高，约为95 mg GAE/g干重；Chroococcus turgidus在生活污水中的总黄酮含量最高，为153.60 mg QE/g干重；Scenedesmus dimorphus在生活污水和磷富集条件下的单宁含量最高，分别约为0.69和0.65 mg QE/g干重。这些差异反映了不同微藻物种在应对氧化胁迫和营养条件变化时具有不同的代谢调控策略。

在营养盐去除效率方面，100%生活污水中Scenedesmus dimorphus对磷的去除率达到97.30%，对氮的去除率达到88.66%；联合体对磷的去除率为94.32%，对氮的去除率为86.75%。在50%稀释生活污水中，各藻种的去除效率普遍降低。Chroococcus turgidus的氮去除率最低，为64.26%，其磷去除率为85.18%。总体来看，绿藻在氮磷去除方面优于蓝藻，Scenedesmus dimorphus表现最为突出，而联合体在磷去除方面也表现出较高效率，说明多物种联合体可能通过协同作用强化营养盐去除能力。

研究结论指出，Scenedesmus dimorphus在生活污水和富营养条件下表现出优异的生长能力、营养盐去除效率以及较高的生化组分积累水平，是最具应用潜力的单一藻种。混合微藻联合体在营养盐去除、淀粉和脂质积累以及抗氧化活性方面同样表现良好，提示多藻种培养体系在废水生物修复和生物炼制方面具有协同优势。该研究为利用微藻进行生活污水处理和高附加值生物产品生产提供了基础数据，并建议未来在放大培养、工况优化、基因工程改良以及与实际污水处理系统集成方面开展进一步研究。整体而言，该研究在微藻污水处理、生物修复和生物资源回收领域具有明确的科学价值和工程参考意义。