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近年來，隨著工業(yè)化進(jìn)程的加速和農(nóng)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(jī)污染物的殘留問題日益嚴(yán)峻，對生態(tài)安全和人體健康構(gòu)成潛在威脅。工業(yè)廢水、農(nóng)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(nóng)藥殘留等有機(jī)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(jìn)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(jì)發(fā)展的雙贏局面。
在這一背景下，由武漢理工大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院的丁雯、鮑昀凱等6名同學(xué)組成的研究團(tuán)隊在學(xué)院張?zhí)鹄蠋煹闹笇?dǎo)下立足于環(huán)境微生物學(xué)與生物材料學(xué)交叉領(lǐng)域，通過搭建細(xì)菌纖維素（BC）與藍(lán)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(zhì)修復(fù)新途徑，力圖通過生物技術(shù)實現(xiàn)對污染水體的凈化。該團(tuán)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(jī)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(gòu)建生態(tài)修復(fù)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(yīng)用前景。
實驗中，團(tuán)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(jìn)行處理。結(jié)果顯示，BC/SE系統(tǒng)在短時間內(nèi)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(nèi)達(dá)到了90%以上，而對有機(jī)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(tuán)隊利用現(xiàn)代分析儀器對水樣中污染物濃度進(jìn)行精密檢測，并結(jié)合顯微鏡、掃描電子顯微鏡等設(shè)備觀察藍(lán)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(zhǔn)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(gòu)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(yīng)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(shù)向工程化應(yīng)用邁進(jìn)。”
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(yán)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(xué)生命科學(xué)學(xué)院的BC/SE共培養(yǎng)系統(tǒng)正是在這一背景下應(yīng)運而生，它不僅為水污染治理提供了一條全新的技術(shù)路徑，更為生態(tài)環(huán)境保護(hù)注入了強(qiáng)大動力。正如張教授所言：“我們希望通過這一技術(shù)，能夠為水環(huán)境治理提供一種可持續(xù)、經(jīng)濟(jì)高效的解決方案，進(jìn)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(tuán)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(shù)不斷完善與應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，該系統(tǒng)有望在更多實際場景中發(fā)揮關(guān)鍵作用，為改善我國乃至全球水環(huán)境質(zhì)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(xué)生命科學(xué)學(xué)院胡哲涵 |
