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近年來，隨著工業(yè)化進程的加速和農業(yè)現(xiàn)代化水平的不斷提高，水環(huán)境中金屬離子及有機污染物的殘留問題日益嚴峻，對生態(tài)安全和人體健康構成潛在威脅。工業(yè)廢水、農業(yè)徑流和城市生活污水中普遍含有鉛、汞、鎘等重金屬離子以及苯、甲苯、農藥殘留等有機污染物，這些污染物不僅破壞水生態(tài)系統(tǒng)平衡，還可能通過食物鏈進入人體，引發(fā)各類健康隱患。針對這一現(xiàn)狀，國家和地方政府近年來不斷加大環(huán)保投入，推廣綠色工藝，力求實現(xiàn)污染治理與經(jīng)濟發(fā)展的雙贏局面。
在這一背景下，由武漢理工大學生命科學學院的丁雯、鮑昀凱等6名同學組成的研究團隊在學院張?zhí)鹄蠋煹闹笇铝⒆阌诃h(huán)境微生物學與生物材料學交叉領域，通過搭建細菌纖維素（BC）與藍藻（SE）共培養(yǎng)系統(tǒng)，探索出一條低成本、高效、綠色環(huán)保的水質修復新途徑，力圖通過生物技術實現(xiàn)對污染水體的凈化。該團隊表示，該體系在實驗室階段已顯示出對多種重金屬和有機污染物的顯著去除能力，為水污染治理提供了新的思路。利用天然生物材料構建生態(tài)修復系統(tǒng)，不僅成本低廉，而且運行過程中幾乎無二次污染，具有極高的應用前景。
實驗中，團隊選取了常見的重金屬離子（如銅、錳）作為測試對象。在模擬污染水樣中加入不同濃度的污染物后，分別采用單一BC以及共培養(yǎng)系統(tǒng)進行處理。結果顯示，BC/SE系統(tǒng)在短時間內能夠迅速降低污染物濃度，其對重金屬離子的吸附率在24小時內達到了90%以上，而對有機污染物的降解效果也明顯優(yōu)于單一體系。
圖1 不同培養(yǎng)基在平衡時Cu2+的吸附量 圖2 不同培養(yǎng)基在平衡時Mn2+的吸附量
團隊利用現(xiàn)代分析儀器對水樣中污染物濃度進行精密檢測，并結合顯微鏡、掃描電子顯微鏡等設備觀察藍藻與BC的生長狀態(tài)，確保每個實驗環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)準確可靠。張?zhí)鸾淌谥赋觯?ldquo;在實驗室條件下，我們已經(jīng)成功構建出穩(wěn)定高效的BC/SE共培養(yǎng)系統(tǒng)。下一步，我們計劃將該系統(tǒng)應用于中試裝置，模擬真實水體環(huán)境下的運行效果，以期推動該技術向工程化應用邁進。”
圖3 振蕩培養(yǎng)下形成的BC/SE小球 圖4 BC/SE體系的SEM圖像
面對日益嚴峻的水污染問題，傳統(tǒng)治理手段已難以滿足日益增長的環(huán)保需求。武漢理工大學生命科學學院的BC/SE共培養(yǎng)系統(tǒng)正是在這一背景下應運而生，它不僅為水污染治理提供了一條全新的技術路徑，更為生態(tài)環(huán)境保護注入了強大動力。正如張教授所言：“我們希望通過這一技術，能夠為水環(huán)境治理提供一種可持續(xù)、經(jīng)濟高效的解決方案，進而推動整個環(huán)保行業(yè)向綠色、低碳方向發(fā)展。”
以上是該團隊的階段性研究成果，據(jù)悉，該項目已申請國家發(fā)明專利。未來，隨著技術不斷完善與應用領域的拓展，該系統(tǒng)有望在更多實際場景中發(fā)揮關鍵作用，為改善我國乃至全球水環(huán)境質量、保障公眾健康提供有力支持。
2025年2月12號
通訊員 武漢理工大學生命科學學院胡哲涵 |
