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微藻共生体对海水中的n-丙基苯和i-丙基苯降解率达79.1%和47.1%，显著优于单一藻种。研究选用硅藻属Chaetoceros calcitrans MZB-1和隐藻属Rhinomonas reticulata S6A，发现其组合在5×10^5 cells/mL密度下7天降解效果最佳。降解过程符合一级动力学模型，速率常数分别为0.10–0.37/d和0.06–0.14/d。通过分析中间产物，证实两种丙基苯均先经历侧链氧化生成芳醇，再转化为芳香酸。共生体系通过代谢协同和种群稳定性提升降解效率，为海水污染治理提供新策略。
孙文佳|李玉梅|孟凡萍|李后雷|李文璐
中国海洋大学海洋环境与生态学教育部重点实验室，青岛，266100，中国
摘要
C9芳香烃的意外泄漏会对海洋生态系统产生不利影响。其中，正丙基苯（n-PBZ）和异丙基苯（i-PBZ）是C9芳香烃的主要成分。因此，本研究尝试利用微藻联合体（MMC）来消除海水中的PBZ污染。在10种候选微藻中，选择了硅藻Chaetoceros calcitrans MZB-1和隐藻Rhinomonas reticulata S6A两种微藻，因为它们对这两种PBZ的去除效率较高（5 mg/L）。当它们的总接种密度为5 × 105细胞/mL且初始密度比（MZB-1: S6A）为1:2时，构建的MMC在7天内对n-PBZ的去除效率最高，达到79.1%，对i-PBZ的去除效率为47.1%，显著高于使用单一微藻的情况。当MMC暴露在0.5至20 mg/L的n-PBZ或i-PBZ溶液中时，硅藻MZB-1的生长速度通常比硅藻S6A快。MMC对n-PBZ和i-PBZ的降解遵循一级反应模型，其降解速率常数分别为0.10–0.37/d和0.06–0.14/d。在n-PBZ或i-PBZ存在的情况下，分别鉴定出7种和3种中间体，表明每种PBZ首先经历烷基侧链的氧化形成芳香醇，随后转化为芳香酸。与单一微藻相比，MMC降解PBZ产生的中间体更多，这解释了微藻联合体具有更好的去除效果。本研究首次证明了MMC能够增强PBZ的去除能力，并为PBZ污染海水的生物修复提供了依据。
引言
C9芳香烃是一类由苯环和其他碳骨架组成的芳香烃化合物，它们通过石油原料的催化重整和用于生产乙烯的裂解过程生成（Li等人，2014年）。C9芳香烃被广泛用作工业溶剂、化学合成原料和燃料添加剂。2017年中国C9芳香烃的年产量约为153万吨（Wang，2019年）。C9芳香烃的大规模生产和使用促进了水运的发展，但其意外泄漏导致的水生生态风险也在增加。过去十年中，中国发生了两次重大的C9芳香烃泄漏事件。一次发生在2013年1月的上海市巨石港，一处码头的装卸作业导致约52吨C9芳香烃泄漏到附近河流中，严重污染了河水，影响了周边居民区的供水。同时，也对水生生态系统造成了严重破坏（中国新闻社（CNS），2013年）。另一次事件发生在2018年的福建省光港附近，一艘化学品运输船在装卸过程中软管破裂，导致62.9吨C9芳香烃泄漏到海中，对当地海洋生态系统造成了严重破坏（Peng等人，2021年）。我们之前的基于微宇宙实验的研究表明，仅靠自然衰减在短时间内很难去除溶解在海水中的C9芳香烃（Li等人，2021年）。因此，有必要使用干预方法来增强受污染海域中C9芳香烃的去除效果。
对于大规模受污染的水体，传统的物理和化学处理方法（如吸附、提取、沉淀、光降解、氧化、紫外线处理等）由于能耗高或容易引起二次污染而受到限制（Kang，2014年；Zhou等人，2022年）。相比之下，基于微藻的生物修复技术更适合清洁受污染的环境，因为它是一种太阳能驱动、生态友好且可持续的修复策略。先前的研究显示，许多微藻，包括
Isochrysis galbana、
Rhodomonas属、
Thalassiosira属OUC2、
Phaeodactylum ricornutum、
Skeletonema costatum、
Platymonas subcordiformes等，可以用来去除有机污染物，如
-二甲苯、苯酚、氧四环素、乙酰氯和非尼酚（表S1）。
值得注意的是，正丙基苯（n-PBZ）和异丙基苯（i-PBZ）是C9芳香烃的主要成分，其质量比分别为12.3%和4.2%（《中国大百科全书》，2023年）。由于这两种物质对人类和生物的毒性较高，它们已被列入中国应急管理部发布的《危险化学品目录》（2015年版）（中国应急管理部，2015年）。因此，有必要寻找能够降解这两种PBZ的微藻。在过去的两年中，我们从中国广东省的大亚湾分离出了隐藻Rhinomonas reticulata S6A（Du等人，2023年），以及从福建省光港附近梅州市湾分离出了硅藻Chaetoceros calcitrans MZB-1（Leng等人，2025年）。然而，这两种微藻在初始浓度为5 mg/L的海水中对n-PBZ和i-PBZ的降解速度相对较慢，7天内的去除效率低于60%，这限制了它们在PBZ污染海域生物修复中的应用。研究表明，像联合体这样的混合种群可以完成单一物种或菌株难以完成的功能。这是因为共存（如联合体中的情况）可以提供对环境变化的抵抗力、稳定性，并在营养受限时期共享代谢物（Brenner等人，2008年；Hirooka等人，2006年）。Hirooka等人（Hirooka等人，2006年）报告称，在连续光照条件下，蓝细菌Anabaena variabilis对2,4-二硝基苯（2,4-DNP）的去除能力很强，其代谢物2-氨基-4-硝基苯（2-ANP）的去除效果较低。然而，当A. variabilis与另一种蓝细菌A. cylindrica共同培养时，2,4-DNP和2-ANP几乎完全被去除。Hamouda等人（Hamouda等人，2016年）发现，在1%原油中培养A. oryzae和Chlorella kessleri30天后，能够完全去除萘脱氢-2-甲基、苯-癸基和丁基环己烷等芳香化合物。
据我们所知，目前尚无关于微藻联合体（MMC）是否能增强PBZ生物降解的报道。还需要明确两种微藻在MMC中对PBZ降解的影响。此外，还需要研究MMC在海水中降解PBZ的动力学和机制，以便为评估和调控降解过程提供依据。因此，在本研究中，选择了属于四个生物门（隐藻门、硅藻门、金藻门和绿藻门）的十种被认为具有降解某些有机污染物能力的微藻作为候选生物。通过将这些微藻两两组合，选择了最佳的组合。然后确定了两种微藻的适宜接种密度，并评估了MMC对PBZ的降解动力学。最后，通过鉴定中间体，比较了MMC与单一微藻物种在PBZ降解机制上的差异。
材料
自然海水（盐度30.0，pH 8.3）从中国青岛沙子口附近的海岸采集，通过0.45-μm醋酸纤维素过滤器过滤去除杂质，并在121°C下灭菌20分钟。
两种PBZ，即n-PBZ和i-PBZ（纯度>99.0%），N,O-双（三甲基硅基）三氟乙酰胺（BSTFA-TMCS（99:1）和吡啶从东京化学工业有限公司（日本东京）购买。二氯甲烷（CH2Cl2，纯度>99.0%）从天津获得
十种微藻对PBZ的降解比较
尽管已发现十种微藻能够降解某些有机化合物（表S1），但在相同的接种密度和培养时间下，它们对每种PBZ的降解能力存在显著差异（图1）。培养7天后，对n-PBZ去除效率较高的微藻包括Chaetoceros calcitrans MZB-1（50.0%）、Chaetoceros属QG-1（37.4%）、Rhinomonas reticulata S6A（33.9%）和Isochrysis galbana（21.2%）（图1A）；
结论
由两种微藻Chaetoceros calcitrans MZB-1和Rhinomonas reticulata S6A组成的MMC能够更好地降解海水中的PBZ，具有更高的去除效率和降解速率。然而，两种微藻的初始密度比和TID会影响PBZ的去除效果。MMC对每种PBZ的降解始于烷基侧链的氧化。n-PBZ和i-PBZ的降解分别产生了七种和三种中间体，表明
CRediT作者贡献声明
孙文佳：撰写——原始草稿、方法论、研究、概念化。李玉梅：撰写——原始草稿、研究。孟凡萍：撰写——审稿与编辑、项目管理、资金获取。李后雷：软件、方法论。李文璐：数据可视化、数据管理。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
本工作得到了国家自然科学基金（批准号：42077335）的财政支持。
