本研究由来自摩洛哥马拉喀什卡迪·阿亚德大学（Cadi Ayyad University）的国家水与能源研究中心（National Center for Studies and Research on Water and Energy, CNEREE）及理学院水科学、微生物生物技术与自然资源可持续性实验室的研究团队完成。主要作者包括Imane El Bouzidi、Aafaf Krimech、Abdessamed Hejjaj、Radia Bouterfassa、Ouafa Cherifi以及通讯作者Laila Mandi。该论文于2025年发表于*International Journal of Phytoremediation*第27卷第8期，页码为1066至1074，论文标题为“Enhancing domestic wastewater treatment through four Chlorophyta strains-based phycoremediation: nutrient removal efficiency and algal physiology”。

本研究的学术背景聚焦于水体污染治理与微藻生物修复技术。随着工业化、人口增长和大量废水排放，全球水资源面临严重的有机与无机污染问题，尤其是硝酸盐、磷酸盐、重金属和微塑料等污染物使水体难以用于饮用和灌溉。传统的物理化学废水处理方法成本高昂，并可能导致溶解性化合物总负荷增加。因此，利用微藻进行三级处理（tertiary treatment）成为具有环境友好性和经济可行性的替代方案。微藻具有快速生长、适应不同水生环境以及积累污染物的能力，但其实际应用效果高度依赖藻种的选择。在此背景下，本研究旨在评估四种绿藻门（Chlorophyta）微藻——小球藻（Chlorella sorokiniana）、普通小球藻（Chlorella vulgaris）、四尾栅藻（Scenedesmus ecornis）和Strombomonas sp.——在多土层处理系统（multi-soil-layering, MSL）二级出水中的污染物去除效率与生理响应，以筛选出适合生活污水三级处理的优势藻种。

在实验流程方面，研究首先从两个不同生境分离得到四株绿藻。Chlorella sorokiniana UCAM 001和Strombomonas sp.分离自马拉喀什市以西18公里处的萨达泻湖（Saada lagoon）成熟塘，采集时间为2021年6月。Chlorella vulgaris和Scenedesmus ecornis则分离自卡迪·阿亚德大学理学院内的一个池塘。这四种藻株在含500毫升MSL系统出水的锥形瓶中于25°C条件下进行三平行培养，光照强度为270勒克斯，光暗周期为12小时/12小时。实验所用废水取自位于卡迪·阿亚德大学的混合MSL系统的垂直流单元出水口，该系统占地175平方米，包括化粪池初级处理、垂直流MSL单元和水平流MSL单元。实验期间每日取样测定藻密度，采用血球计数板和光学密度（750纳米）方法，同时利用WTW光谱仪进行监测。最大比生长速率（μmax）和生物量生产力（P）分别通过干重差值和时间的计算公式获得。污染物去除评价指标包括化学需氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH4+）、硝态氮（NO3−）和正磷酸盐（PO43−），均按照AFNOR（1997）和Rodier等（2009）的标准方法测定。此外，研究还分析了光合色素含量，方法依据Jeffrey和Humphrey（1975）的乙醇提取法，测定叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素在665、649和470纳米处的吸光度。为评估微藻在废水中的氧化应激反应，研究测定了脯氨酸（proline）和甘氨酸甜菜碱（glycine betaine, GB）的含量，分别采用Irigoyen等（1992）的茚三酮显色法和Grattan与Grieve（1983）的高碘酸盐沉淀法。统计分析使用ANOVA和Tukey检验，显著性水平设定为p < 0.05。

研究结果显示，四株微藻均能在MSL出水中生长，但生长周期存在明显差异。Chlorella sorokiniana和Chlorella vulgaris在十天内完成生长周期，而Scenedesmus ecornis和Strombomonas sp.则需要约两倍时间。Chlorella sorokiniana的藻密度最高，达到（2.832 ± 0.187）× 107 cells/mL，其次为C. vulgaris（2.612 ± 0.024）× 107 cells/mL、S. ecornis（2.598 ± 0.398）× 107 cells/mL和Strombomonas sp.（2.336 ± 0.265）× 107 cells/mL。在动力学参数方面，C. sorokiniana的最大比生长速率最高，达到3.318 mg L−1 d−1，生物量生产力为2243.94 ± 0.405 mg L−1 d−1。在理化参数变化方面，所有藻株处理后的pH均上升，Strombomonas sp.处理组pH最高，达10.35 ± 0.096，而C. vulgaris处理组最低，为9.12 ± 0.042。电导率显著下降，S. ecornis和Strombomonas sp.处理组分别降低43.9%和43.72%，C. sorokiniana和C. vulgaris分别降低34.51%和32.01%。在营养盐去除方面，实验开始后前四天内，C. sorokiniana的磷去除率最高，达82.01%，其次为C. vulgaris（78.3%）、S. ecornis（66.15%）和Strombomonas sp.（64.71%）。由于培养基中氨氮的硝化作用，NO3−浓度在前六天有所升高，随后C. sorokiniana在8天内实现了超过90%的硝态氮去除。COD去除方面，C. sorokiniana达到61.09%，显著高于其他藻种。光合色素分析表明，C. sorokiniana在最大生长期的总叶绿素浓度最高，达31.11 µg L−1（叶绿素a为15.47 ± 0.148 µg L−1，叶绿素b为15.642 ± 0.052 µg L−1），而Strombomonas sp.的总叶绿素最低。类胡萝卜素则在S. ecornis和Strombomonas sp.中显著累积，分别达到34.219 ± 0.575 µg L−1和32.428 ± 0.404 µg L−1。生理胁迫指标方面，脯氨酸和甘氨酸甜菜碱在实验结束时均显著升高。Strombomonas sp.的脯氨酸含量最高，达61.26 ± 1.22 µg g−1干重，S. ecornis为57.2 ± 1.36 µg g−1干重，而C. sorokiniana最低，仅20.32 ± 0.46 µg g−1干重。甘氨酸甜菜碱也呈现相似趋势，Strombomonas sp.含量最高（82.12 ± 2.57 µg g−1干重），C. sorokiniana为42.92 ± 0.93 µg g−1干重。

基于上述结果，研究得出结论：Chlorella sorokiniana在MSL二级出水处理中表现出最优的环境适应能力和污染物去除效率，其磷、氮和COD去除率分别超过82.01%、63.64%和61.09%，同时具有最高的生物量生产力。叶绿素含量方面，C. sorokiniana显著高于其他藻种，表明其具有更强的光合能力与生物质合成潜力。类胡萝卜素在S. ecornis和Strombomonas sp.中的大量累积表明这两种藻通过增强抗氧化防御来应对氧化应激。脯氨酸和甘氨酸甜菜碱的较低水平进一步证明两种小球藻在废水中所承受的生理胁迫较低，有利于其加速生物修复进程。因此，C. sorokiniana不仅适用于MSL出水的高效深度处理，而且其最大生物量产量为其工业应用提供了潜力。研究还建议未来应在中试规模的原型系统中评估C. sorokiniana，作为工业开发的前期准备。

本研究的亮点在于同时比较了四种绿藻门微藻在真实二级处理出水中的污染物去除性能、生长动力学、光合色素和抗氧化胁迫指标，系统性地将藻类生理响应与污染物去除效率关联起来。特别是通过脯氨酸和甘氨酸甜菜碱的含量变化揭示了不同藻种在废水环境中的胁迫耐受策略，这一生理层面的分析在类似研究中较为少见。此外，研究强调了藻类生物质的后续利用价值，包括生物能源、生物肥料和高值化合物生产，为环境修复与资源回收的耦合提供了新视角。C. sorokiniana所表现出的高生物量产量和低生理胁迫水平，使其不仅成为污水处理的功能性藻种，也具备在农业生物肥料领域的经济应用潜力。总体而言，本研究为微藻法生活污水深度处理从实验室规模向实际工程应用过渡提供了有价值的实验依据和藻种筛选策略。