本文发表于 environmental science and pollution research（2025）32:21338–21357，是一篇综述文章（Review Article），题为 algae‑based bioremediation of soil, water, and air: a solution to polluted environment。主要作者包括 neelma munir、zirwa sarwar、zainul abideen、faiza saleem、mirza hasanuzzaman、zamin shaheed siddiqui 和 ali el‑keblawy，他们分别来自巴基斯坦拉合尔女子大学、卡拉奇大学、阿联酋沙迦大学、孟加拉国谢尔-孟加拉农业大学、韩国庆熙大学及埃及坦塔的萨拉姆大学等机构。该文于2025年9月15日在线发表。本文围绕藻类在土壤、水体和空气污染修复中的应用潜力进行了系统总结，重点讨论了藻类对重金属、塑料微粒和工业污染物的生物修复机制，以及藻类纳米颗粒在环境治理中的作用。
文章首先指出，随着工业化和城市化进程加快，大量有机和无机污染物被释放到环境中，主要包括重金属、酚类、呋喃、三氯乙烯等持久性污染物。这些污染物广泛存在于工业废水中，对土壤、地下水和空气质量造成严重破坏。传统的物理和化学修复方法往往成本高、效率低，并可能产生二次污染。相比之下，生物修复（bioremediation）因其经济、环保等优势受到越来越多的关注。藻类由于生长快、适应性强、易于培养，且能通过光合作用固定二氧化碳并释放氧气，逐渐成为环境修复领域的重要研究对象。
文章系统阐述了藻类在废水处理中的应用。微藻能够通过吸附、离子交换和表面结合等机制去除废水中的重金属和有毒物质。藻类生物质与常规污水处理技术相结合，可以有效去除重金属、病原体和有机污染物。一些微藻具有消耗无机氮和磷的能力，从而降低废水中营养盐浓度，减少水体富营养化风险。此外，藻类还被用于去除多环芳烃、酚类化合物和双酚A等有机污染物。文章列出了多种藻类菌株对土壤污染物的去除效果，例如小球藻（Chlorella sp.）可生物降解芘（pyrene），颤藻（Oscillatoria sp.）对苯并[a]蒽具有光降解作用，普通小球藻（Chlorella vulgaris）能通过生物吸附去除铝、锰、镁、铁和钙等金属离子。
在生物刺激（biostimulation）和生物强化（bioaugmentation）方面，文章指出，通过调节环境中的营养物、pH、温度和氧气等条件可以促进微生物和藻类的活性，从而加速污染物降解。生物强化则是向受污染环境引入具有特定降解能力的微生物或微藻，以提高污染物降解速率。然而，生物强化在实际应用中面临微生物存活率低、缺乏必要共底物等问题。
塑料污染和气候变化是文章讨论的另一重点。塑料由于难以降解而持续存在于环境中，并释放温室气体，加剧气候变化。微塑料进入水体后，会抑制浮游植物和土壤生物的生长，改变其形态参数，并影响碳氮的固定和转移。文章提出了“塑料圈”（plastisphere）的概念，即生活在漂浮塑料碎片表面的微生物群落，其中硅藻尤为丰富。微藻与生物膜的结合可以改变塑料的表面结构和浮力特性，促进塑料碎片在水体中的沉降和分解。
在重金属污染方面，文章指出，重金属如铅、镉、汞和砷具有持久性、毒性和生物累积性，对动植物和人类健康构成威胁。重金属会抑制植物光合作用和养分吸收，导致叶片黄化、生长迟缓和产量下降。在动物体内，重金属可干扰酶功能、削弱免疫系统并影响神经系统。文章详细描述了藻类通过活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）响应和抗氧化机制应对重金属胁迫。微藻细胞膜结合细胞器在重金属解毒和ROS管理过程中发挥重要作用。
文章还重点介绍了藻类纳米颗粒（algal nanoparticles）在生物修复中的应用。利用藻类生物活性物质（如蛋白质、碳水化合物和代谢产物）作为还原剂和稳定剂，可以通过绿色化学方法合成金属纳米颗粒。这些纳米颗粒具有高比表面积、高吸附能力和光催化性能，可用于去除重金属和有机污染物。文章列举了多种微藻和大型藻类纳米颗粒对污染物的去除效果，例如小球藻合成的铅和金纳米颗粒可去除重金属和有机化合物，马尾藻（Sargassum wightii）的金纳米颗粒可去除有机和无机溶质。
在二氧化碳固定和空气污染治理方面，藻类通过光合作用可固定约50%的二氧化碳，同时产生氧气。藻类生物膜还能吸附空气中的粉尘和烟灰，改善局部空气质量。此外，藻类可以同化工业废气中的氮氧化物和硫氧化物，降低这些有害气体进入大气的量。
文章最后总结了藻类生物修复的优势和面临的挑战。藻类生物修复具有成本低、可持续、能同时处理多种污染物等优点，并可通过生产生物燃料、肥料和生物炭等副产品创造额外价值。然而，藻类修复在实际应用中仍存在规模化困难、成本较高、受气候条件影响大、开放系统易受污染等问题。未来的研究应重点解决这些瓶颈，以推动藻类修复技术在实际环境治理中的应用。
总体而言，本文综述了藻类在土壤、水体和空气污染修复中的多重作用机制和应用前景，特别强调了藻类对重金属和微塑料的去除能力以及藻类纳米颗粒的绿色合成方法。文章为环境科学和生物修复领域的研究者提供了系统的理论参考和实践指导，具有重要的学术价值和实际应用意义。