本文属于类型b，是一篇综述论文。以下是对该综述的学术报告。

本文题为《消除废水中的微塑料：微藻作为一种可持续策略》（Eradicating microplastics in wastewater: microalgae as a sustainable strategy），由Pedro Medeiros Silva、Paulo M.S. Sousa、Manuel Simões和Cátia A. Sousa等人撰写。作者团队来自葡萄牙波尔图大学工程学院（Faculty of Engineering, University of Porto）下属的ALiCE（化学工程联合实验室）与LEPABE（过程工程、环境、生物技术与能源实验室），以及波尔图理工学院（Polytechnic of Porto）工程学院。该综述发表于Science of the Total Environment期刊（2025年，第999卷，论文编号180366），并于2025年8月28日在线发表。文章聚焦于微塑料（microplastics，MPs）这一新兴污染物（emerging contaminants，ECs）在污水处理厂（wastewater treatment plants，WWTPs）中的去除瓶颈，系统综述了微藻作为一种可持续策略在废水处理中去除微塑料的潜力、机制、挑战及未来前景。

本文的核心观点可以归纳为以下五个主要方面。

第一，微塑料污染本质严峻，传统污水处理厂虽去除率高但未能阻止其在环境中持续富集。文章指出，全球塑料年产量可达4亿吨，且约80%的塑料污染源于低效的废水处理。微塑料具有尺寸小、持久性强、在土壤和水中降解极慢等特性。根据来源，微塑料可分为初级微塑料（primary MPs，即原始塑料颗粒）与次级微塑料（secondary MPs，由光降解或侵蚀作用破碎产生），尺寸多在1 μm至5 mm之间。纤维状（fibers）和不规则状（irregular）微塑料分别约占废水中微塑料总量的50%和30%，最常见聚合物为聚酯（PES）、聚乙烯（PE）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚酰胺（PA）。微塑料可吸附有毒化学物质，被水生动物摄食后经食物链传递，对鱼类肝脏造成损伤，对大鼠生殖系统产生不利影响，甚至与人类癌症发展、肠道功能障碍、细胞毒性和神经退行性疾病相关。文章强调，传统WWTPs可在初沉池至二级处理去除约88%的微塑料，加入三级处理后可达97%，但出水仍含有微塑料，特别是小于20 μm的小颗粒、纳米塑料（nanoplastics，NPs）和纤维状微塑料。同时，污泥后续的厌氧消化并不能中和微塑料，导致其进入农业或填埋环节后重新回到环境。因此，亟需创新性的中和策略。

第二，微藻凭借其生物修复潜力、高碳固定能力及与微塑料的相互作用能力，成为强化微塑料去除的有力候选。文章分析了微藻用于污水处理的基本优势：微藻可在光自养（photoautotrophic）、异养（heterotrophic）或混养（mixotrophic）代谢模式下生长，能在含高盐、宽pH范围及复杂化学物质的环境中增殖，并能去除营养物、重金属、病原体及多种新兴污染物（如激素、抗生素、农药）。在微塑料去除方面，文章指出最有效的机制是通过形成微藻—微塑料异质聚集体（hetero-aggregates）实现沉降去除。微藻分泌的胞外聚合物（extracellular polymeric substances，EPS）具有絮凝特性，可促进异质聚集。例如，小球藻（Chlorella vulgaris）在聚乳酸（PLA）微塑料上形成的异质聚集体多于在聚苯乙烯（PS）微塑料上的聚集体，且表面粗糙处、较小粒径（如74 μm）微塑料更易聚集。栅藻（Scenedesmus abundans）对PS、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）和PLA微塑料的异质聚集率超过84%。此外，微藻还可能通过生物降解（biodegradation）分解微塑料。尽管微生物降解塑料的酶多来自细菌和真菌，但微藻对塑料表面发生吸附、定殖、改变聚合物表面性质并以塑料为碳源的证据正在累积。例如，螺旋藻（Spirulina sp.）在112天内可使PET和PP的碳含量分别降低48.61%和36.7%，红外光谱显示PP表面出现酯、酮等氧化官能团。不过，文章强调当前微藻降解微塑料的效率仍较低，且缺乏统一的机制解释。

第三，微藻在三级处理（tertiary treatment）阶段的整合具有一定可行性，但面向真实规模的推广仍面临运营与经济瓶颈。文章指出，初级和二级处理可去除高达65%和85%的悬浮固体，降低了浊度，使得微藻更适宜在更为澄清的三级处理出水中进行光能利用。微藻可消耗二级出水中的铵、硝酸盐和磷酸盐，同时发挥对新兴污染物的去除作用。研究中，多种微藻（如Scenedesmus、Chlorella、Chlamydomonas等）已在市政废水、农业废水和工业废水中展现出生物修复性能。然而，微藻停留时间长达4–8天，与现有WWTPs追求高通量和高效率的工艺目标存在冲突。从经济角度看，微藻培养能耗可达500 Wh/m³，而传统处理不超过8 Wh/m³，微藻收获成本可占总生产成本30%。开放跑道池（raceway ponds）成本低但光穿透差、面积需求大、污染风险高；光生物反应器（photobioreactors，PBRs）产率高但投资和运行成本高。生命周期评估和能量平衡研究显示，微藻—废水耦合系统可在某些情景下实现能量盈余或减少温室气体排放，但当前多数研究仍停留在实验室或中试规模。文章特别指出，采用微藻形成的异质聚集体虽可有效去除微塑料，但无法中和微塑料，反而会将其富集在污泥中。因此，微藻处理后污泥中微藻—微塑料复合体的归趋和处置是尚未解决的关键问题。

第四，微藻与微塑料的相互作用具有双重性：一方面微藻可去除微塑料，但微塑料也可能对微藻造成毒害。文章列举了多项研究证明微塑料对微藻生长、光合色素含量、抗氧化系统及细胞膜完整性的负面影响。例如，10 mg/L的1 μm聚苯乙烯微塑料可在9天内抑制Cyanothece sp.生长47%；聚氯乙烯（PVC）微塑料在1 μm粒径下对中肋骨条藻（Skeletonema costatum）的生长抑制约40%，并降低光合作用20%。毒性与微塑料的粒径、浓度、聚合物类型及微藻种类密切相关。一般而言，纳米级或小粒径微塑料可通过吸附于细胞膜表面产生直接损伤，大粒径微塑料则可能通过遮光效应降低光合活性。微塑料中可浸出的添加剂（如苯并噻唑、邻苯二甲酸酯、苯乙酮）也可能抑制微藻生长。然而，部分研究表明微塑料对某些微藻无显著影响甚至促进生长，例如聚乙烯微塑料在130 mg/L浓度下可促进Raphidocelis subcapitata生长，这或与微量添加剂浸出有关。微藻也可能通过细胞膜增厚、同质聚集以及异质聚集等适应机制应对微塑料。文章认为，在选择微藻去除微塑料时必须考虑微塑料的毒理效应，并监测降解过程中可能释放的双酚A等毒性副产物。

第五，文章结论部分指出，传统WWTPs对微塑料的拦截率虽高，但残余的微小颗粒仍不断向环境渗漏，而微藻技术最有价值的贡献应在于实现微塑料的生物降解而非仅仅物理去除。作者强调，目前微藻去除微塑料的主要方式是异质聚集和生物吸附（bioadsorption），这些机制虽然能将微塑料从水相转移至固相，却没有实现污染物的彻底消除。若微藻生物质随后用于工业应用，可能造成微塑料二次释放。因此，未来研究应致力于提高微藻对微塑料（尤其是纳米级和小粒径颗粒）的生物降解能力，阐明微藻降解微塑料的酶学途径，优化生物膜生产和EPS组分以强化微塑料捕获，并评估处理出水中残留微藻及生物膜副产物的生态风险。文章还提出，需要建立针对微藻—微塑料系统污泥后处理的技术方案，如借鉴水热液化（hydrothermal liquefaction）等热化学法对受污染污泥进行降解和资源化。总体而言，该综述为在水处理行业中应用微藻去除微塑料提供了关键的机制梳理、可行性评估和未来的研究方向。其学术价值在于将微塑料污染、传统的污水处理工艺限制、微藻生物修复机制以及技术与经济可行性分析统合为一个连贯框架；其应用价值在于为后续微藻—微塑料去除工艺的开发和规模化提供系统理论支撑，并推动水处理领域从“截留去除”向“降解中和”的范式转变。