在城市和工业废水处理中，如何高效清除污染物、回收有用的氮磷营养盐，同时避免二次污染，一直是环保领域的重要课题。近年来，一种名为 “微藻 – 细菌共生污泥（MBSS）系统” 的技术逐渐走进科研视野 —— 它利用微藻和细菌的共生关系，让两者互相配合：微藻通过光合作用产生氧气和有机物质，为细菌提供 “能量补给”；细菌则分解废水中的污染物，释放出微藻生长所需的营养，形成良性循环，成为废水处理和营养盐回收的潜力选手。
但实际应用中，废水里常含有抗生素等难处理物质，这些 “不速之客” 会破坏微藻和细菌的共生平衡，导致处理系统 “罢工”，还可能催生 “抗生素抗性基因（ARGs）”—— 这种基因会让细菌产生抗药性，一旦扩散，可能给生态环境和人类健康带来隐患。因此，如何让 MBSS 系统在抗生素胁迫下依然稳定工作，同时控制抗性基因传播，成为亟待解决的问题。
针对性实验：解锁 “最佳共生配方”
为解决这一难题，科研团队开展了专项实验，选择常见的磺胺嘧啶（SDZ）作为目标抗生素，探究不同微藻与活性污泥（含细菌）接种比例对处理效果的影响，同时通过宏基因组分析揭秘微生物群落的 “工作机制”。
实验结果给出了明确的 “最优解”：当微藻与活性污泥接种比例为 1:3 时，MBSS 系统对磺胺嘧啶的去除效果达到顶峰，去除率高达 99.8%，几乎能将废水中的磺胺嘧啶 “清零”；而当接种比例为 1:1 时，营养盐回收效率最优，氮的回收效率达 33.7%，磷更是高达 98.6%，能高效将废水中的氮磷转化为可利用的资源。
更值得关注的是微生物群落的 “变化密码”。宏基因组分析发现，绿藻门中的小球藻属（Chlorella）和微囊藻属（Micractinium），与磺胺嘧啶的去除效果呈显著正相关 —— 也就是说，这两种微藻的存在，能明显提升抗生素的降解效率。同时，微藻的加入还 “重塑” 了细菌群落结构，让罗丹杆菌属（Rhodanobacter）和多克氏菌属（Dokdonella）成为系统中的 “优势菌群”。
科研人员推测，这两种细菌很可能是降解磺胺嘧啶的 “主力军”，而微藻通过调节环境条件（如氧气、营养物质），为它们提供了适宜的生长环境，促进了细菌对 antibiotics 的协同降解。更关键的是，这种群落结构的优化还成功抑制了抗性基因的传播：处理后，与磺胺嘧啶抗性相关的 sul1 和 sul2 基因相对丰度大幅下降，仅为原来的 22.9%，有效降低了抗药性扩散的风险。
技术价值：环保与健康的 “双重保障”
这项研究的意义远超实验本身。它首次明确了微藻接种比例对 MBSS 系统处理抗生素废水的关键影响，找到了兼顾抗生素去除、营养盐回收和抗性基因控制的 “调控策略”—— 通过简单调节微藻与细菌的接种比例，引导微生物群落向 “高效降解 + 低抗性传播” 的方向演替，就能让 MBSS 系统在复杂废水处理中发挥更大作用。
未来，这项技术有望应用于制药废水、养殖废水等含抗生素废水的处理场景，不仅能高效净化水质，还能回收氮磷资源用于农业生产，同时阻断抗性基因的扩散路径，实现 “污染治理 + 资源回收 + 风险防控” 的三重目标。微藻与细菌的 “共生智慧”，正在为环保领域提供更绿色、更高效的解决方案，让废水处理既 “干净” 又 “安全”。
中国农业大学工学院 柳珊课题组
原文链接：Microalgae-mediated shaping of bacterial communities enhances antibiotic removal and antibiotic resistance control
