随着工业废水的大量排放，多离子复合污染问题日益突出，镉、硒等重金属离子在水体中累积，不仅破坏生态环境平衡，还会通过食物链危害人类健康，因此开发高效、绿色的废水生物修复技术成为当前环境领域的研究热点。本研究聚焦溶解性有机物（DOM）对微藻代谢的调控作用，系统揭示了DOM通过激活微藻代谢转换机制，显著提升其对多离子污染废水修复效能的内在规律，为兼具环境修复与资源回收的绿色处理技术研发提供了重要理论支撑与技术参考。
研究通过一系列受控实验，明确了DOM介导微藻修复多离子污染的最优条件与核心效果。实验选用小球藻（Chlorella sorokiniana）作为修复主体，以腐殖酸（DOM的典型代表）为介导物质，设置镉硒离子比例为1:2的复合污染体系，结果表明，该体系下小球藻展现出优异的修复性能，可在36小时内同步实现95%的镉生物矿化与92.2%的硒生物转化，大幅优于无DOM介导的对照组，证实了DOM对微藻修复效能的显著促进作用。
为阐明其作用机制，本研究进一步开展了生理生化与分子水平的探究，发现DOM对微藻修复效能的提升，核心在于其激活了微藻体内的一氧化氮信号通路与钙依赖性蛋白通路。具体而言，DOM可诱导微藻细胞内一氧化氮（NO）的合成与释放，进而调控钙依赖性蛋白家族（包括钙调蛋白CaM、钙依赖蛋白激酶CDPK、钙ATP酶Ca²⁺-ATPase）的表达与活性，形成协同调控网络。该调控网络一方面显著增强了微藻抗氧化酶系统的活性，其中谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）、超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）的活性较对照组分别提升30%~50%，有效清除离子胁迫产生的活性氧，减轻细胞损伤；另一方面稳定了微藻的碳同化效率，保障光合作用正常进行，为污染物修复提供充足的能量与物质支撑。
值得注意的是，DOM介导的微藻代谢转换过程，实现了“污染修复”与“资源利用”的协同共赢。在高效去除水体中镉、硒离子的同时，微藻的生物质产量与脂质积累量也得到显著提升，其中生物质产量达到1.54 g/L，脂质含量最高可达细胞干重的40.53%。这一特性使得修复过程中产生的微藻生物质可进一步用于生物柴油等生物能源的生产，有效降低废水处理成本，实现污染物的资源化利用，突破了传统废水处理“只治不利用”的局限。
综上，本研究明确了DOM介导小球藻代谢转换的核心机制，证实了该机制在提升多离子污染废水修复效能中的关键作用，同时实现了环境修复与生物能源生产的协同发展。研究成果不仅丰富了微藻生物修复的理论体系，也为开发高效、经济、绿色的多离子污染废水处理技术提供了切实可行的技术路径，具有重要的理论意义与实际应用价值。
原文链接：Dissolved organic matter-mediated metabolic shifts in Chlorella sorokiniana enhanced bioremediation of multi-ionic stress
