赤霉素和羧化多壁碳納米管對不同藻處理體系去除養(yǎng)豬廢水中抗生素性能的研究

中圖分類號：X703 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-3075（2025）04-0024-11

中國是世界上最大的養(yǎng)豬國，每年飼養(yǎng)超過6億頭（謝東陽，2023）。集約化養(yǎng)殖過程中，抗生素的廣泛使用導(dǎo)致大量未被吸收的藥物（約 50%～95% 隨糞便和尿液排出（Wuetal，2020），使得養(yǎng)豬廢水成為四環(huán)素類、磺胺類和喹諾酮類抗生素的重要污染源。據(jù)估算，中國養(yǎng)豬廢水的年排放量達(dá)4.6億t，其中抗生素濃度最高可達(dá) （3630±1040）μξ μg/L （Zhang et al，2018）。這些殘留抗生素通過傳統(tǒng)污水處理工藝（如活性污泥法）難以有效去除，進(jìn)而在水體和土壤中累積，誘導(dǎo)抗生素抗性基因（ARGs）的傳播，對生態(tài)系統(tǒng)和公共健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅（Pateletal，2023）。

目前，抗生素廢水處理技術(shù)主要包括物理吸附（如活性炭、膜分離）、化學(xué)氧化（如高級氧化工藝）及生物降解（如厭氧消化、人工濕地）3類方法（Tangetal，2023）。然而，物理吸附存在材料再生困難和二次污染風(fēng)險(xiǎn)（Avc1etal，2020）；化學(xué)氧化雖效率高，但成本昂貴且易產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物（Pateletal，2023）；而傳統(tǒng)生物處理對高濃度抗生素的耐受性有限，且可能加速抗性菌株的富集（Weietal，2023）。相較之下，微藻因其高效的光合固碳能力、環(huán)境適應(yīng)性及資源化潛力（可轉(zhuǎn)化為生物燃料或高值產(chǎn)品），在廢水處理中展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢（Ahmadetal，2022）。研究表明，微藻與細(xì)菌/真菌形成的共生體系能通過協(xié)同代謝顯著提升抗生素去除效率，例如小球藻（Chlorella）對磺胺甲惡唑（SMX的降解率可達(dá) 90% 以上（Xiongetal，2020），而藻-菌共生體在四環(huán)素（TET）脅迫下可通過分泌胞外多糖（產(chǎn)量提升68.5倍）增強(qiáng)抗性（Wang etal，2020）。

為進(jìn)一步優(yōu)化共生體系的性能，外源添加劑（如植物激素和納米材料）的作用備受關(guān)注。赤霉素（GAs）可激活微藻的抗氧化酶系統(tǒng)（如谷胱甘肽過氧化物酶），提升其對磺胺類抗生素的降解能力（Yangetal，2023）；而羧化多壁碳納米管（MWCNTs）在低濃度 （1.5mg/L） 下可通過促進(jìn)微生物代謝增強(qiáng)污染物去除，但高濃度 （gt;3mg/L） 可能抑制生長（Amakuetal，2021；Zhuetal，2024）。然而，現(xiàn)有研究多聚焦單一微生物或簡單共生體系，針對藻-菌-真菌三元共生體系的調(diào)控機(jī)制尚不明確，尤其是GAs與MW-CNTs的協(xié)同效應(yīng)仍有待探索。基于此，本研究構(gòu)建了由小球藻（Chlorellavulgaris）、內(nèi)生細(xì)菌S395-2及螺旋聚孢霉（Clonostachysrosea）組成的三元共生體系，系統(tǒng)考察GAs與MWCNTs對其生長特性、光合活性及6種抗生素去除效能的影響，揭示外源添加劑的協(xié)同作用機(jī)制，以期為養(yǎng)豬廢水的高效資源化處理提供新策略。

1材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1生物材料實(shí)驗(yàn)所用微藻為小球藻（Chlorellavulgaris，F(xiàn)ACHB-8），購自中國科學(xué)院水生生物研究所。取 5mL 藻種接種于新鮮BG11培養(yǎng)基中進(jìn)行擴(kuò)培，培養(yǎng)條件為：溫度 （25±2）% ，光照強(qiáng)度 200μmol/（m²?s） ，光暗周期 。內(nèi)生細(xì)菌從小球藻培養(yǎng)物中分離獲得，經(jīng)多次離心 （8 000r/min，10min） 、無菌PBS洗滌和沉淀后，采用LB固體培養(yǎng)基進(jìn)行篩選培養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)所用真菌菌株為從青海玉樹采集的土壤樣品中分離獲得的粉色螺旋聚孢霉（Clonos-tachysrosea），經(jīng)PDA培養(yǎng)基培養(yǎng)后通過平板劃線法進(jìn)行純化。

1.1.2非生物材料羧化多壁碳納米管（MWCNTs）購自江蘇先豐納米材料科技有限公司，其物理參數(shù)為：直徑 20～30nm ，長度 0.5～2μm 。實(shí)驗(yàn)選用鹽酸四環(huán)素（TC）、金霉素（CTC）、環(huán)丙沙星（CPFX）、諾氟沙星（NFX）、磺胺嘧啶（SMZ）、磺胺二甲嘧啶（SMX）6種抗生素模擬養(yǎng)豬廢水污染，購自上海麥克林生化有限公司，初始設(shè)定濃度為 1mg/L ，實(shí)測總濃度為0.47mg/L 。赤霉素（GAs）標(biāo)準(zhǔn)品購自北京誠禾佳信咨詢服務(wù)有限公司。模擬養(yǎng)豬廢水中含有葡萄糖、尿素等多種成分，以及 0.47mg/L 的6種抗生素，設(shè)定特定的pH、COD、TN、TP值。

1.2光生物反應(yīng)器

實(shí)驗(yàn)采用自行設(shè)計(jì)的光生物反應(yīng)器系統(tǒng)（圖1），參照Wei等（2023）的研究進(jìn)行改進(jìn)。該系統(tǒng)由2個(gè) 16.8L 的互聯(lián)玻璃瓶構(gòu)成，右側(cè)瓶用于盛裝 2.8L 模擬養(yǎng)豬廢水，左側(cè)瓶用于藻菌培養(yǎng)。反應(yīng)器配備6盞白色LED燈（20W/110V），提供200μmol/（m²?s） 的光照強(qiáng)度。系統(tǒng)溫度通過恒溫水浴維持在 （25±2）^°C ，光暗周期 12h：12h 。水樣采集通過左側(cè)玻璃瓶的專用取樣口進(jìn)行。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3.1藻處理系統(tǒng)構(gòu)建設(shè)置4種不同的處理系統(tǒng)（表1），各處理系統(tǒng)的初始生物量均調(diào)整為 （102.63± 4.92）mg/L （以干重計(jì)），接種于含BG11培養(yǎng)基的光生物反應(yīng)器中。具體培養(yǎng)條件如下：處理1為指數(shù)生長期小球藻接種于5倍體積新鮮BG11培養(yǎng)基；處理2為小球藻與內(nèi)生細(xì)菌按 5：1（v/v） 比例混合，（28±1） °C 無菌培養(yǎng)；處理3為對數(shù)期真菌與小球藻按1：3比例混合，先暗培養(yǎng) 12h 后轉(zhuǎn)入正常光周期；處理4為按處理2和方法接種后，添加對數(shù)期真菌懸液。

1.3.2實(shí)驗(yàn)處理設(shè)置 0.30?60?90mg/L 共4個(gè)GAs濃度梯度，研究不同GAs濃度對4種藻處理系統(tǒng)生長、光合性能及抗生素去除率的影響。在處理進(jìn)行至第3、7、10天采集水樣，分別測定抗生素的去除率（性能指標(biāo)）、平均日生產(chǎn)量、生長速率、葉綠素a（Chl-a）含量和葉綠素?zé)晒鈪?shù)（OJIP），分析數(shù)據(jù)比較4種藻處理體系對6種抗生素的去除性能，確定最佳GAs添加量。在最佳GAs濃度的菌藻共生系統(tǒng)中，添加4種濃度梯度為0、1.5，3.0，4.5mg/L 的MWCNTs溶液，在實(shí)驗(yàn)第3、7、10天測定抗生素去除效率，確定MWCNTs最佳添加量。各處理均設(shè)3次重復(fù)，實(shí)驗(yàn)周期10d，溫度為 （25.0±2）C 光暗周期為 14h：10h ，光強(qiáng)為 200μmol/（m²?s） 。

1.4指標(biāo)測定與方法

1.4.1生長特性測定比生長率的計(jì)算及日生產(chǎn)量的測定：取 10mL 樣品離心，用 0.45μm 一次性PES濾膜洗滌和過濾， 105‰ 下干燥 6h ，稱重獲得干重（DW）。公式 ① 用于測定過濾器特異性生長速率 （U，d^-1） ，公式② 計(jì)算平均日生產(chǎn)率 [P，g/（L?d] 0

U=（lnD_Wi-lnD_W0）/t_ilnD_Wi=Ut_i+lnD_W0

P=（D_Wi-D_W0）/（t_i-t₀）

式中： D_Wi 和 D_W0 分別代表實(shí)驗(yàn)后第 i 天 （t_i，d） 和實(shí)驗(yàn)前第0天 （t₀ ，d）的樣品生物量。

1.4.2葉綠素a含量及葉綠素?zé)晒鈪?shù)的測定收集菌株溶液 4mL，8000r/min 離心 10min ，得到沉淀物，用渦旋混合溶解在 90% 丙酮 （4mL 中。將混合物在黑暗中 4^°C 孵育 24h，8000r/min 離心 10min 。用紫外可見分光光度計(jì)，以 90% 的丙酮為空白對照，在630、645、663和 750nm 處測定上清液的吸光度，采用等式法測定該菌株的Chl-a含量。采集樣品4mL，放入比色血中，覆蓋鋁箔，進(jìn)行 5min 的黑暗適應(yīng)，后將樣品轉(zhuǎn)移到葉綠素?zé)晒鉁y試儀（JQ977-FluorPenFP110）中，快速測量 F_V/F_M （最大光化學(xué)效率）、PI_ABS （電子轉(zhuǎn)移量子產(chǎn)率）、 （電子傳遞量子產(chǎn)額）和 ψ_o （電子轉(zhuǎn)移效率）4種葉綠素?zé)晒鈪?shù)。

1.4.3抗生素去除率測定吸取水樣 4mL，8000r/min 下離心 10min ，將上層清液經(jīng) 0.45μm PES過濾膜過濾。使用HPLC測定抗生素濃度液相條件：ZORB-AXSB-C18柱（ （5μm ， 250mm×4.6mm） ；柱溫度，35^°C ；洗脫流動相： CH₃CN：0.01 M NaH₂PO₄=20% 80% ；注射體積， 20μL ；流速， 1mL/min 。以純水為參考，用分光光度計(jì)測CTC、TC、NFX、CPFX、SMZ和SMX的吸光度值，其中CTC和TC測試波長為214nm ;NFX、CPFX的測試波長為 277nm ; SMZ 和SMX的測試波長為 272nm 。按照公式 ③ 計(jì)算抗生素去除率 （R） .

R=（C₀-C_i）/C₀×100

式中： C₀ 和 C_i 分別表示處理前和處理后的抗生素濃度， mg/L 。

1.5 數(shù)據(jù)分析

所有數(shù)據(jù)以均值 ± 標(biāo)準(zhǔn)差表示 （n=3） 。采用SPSS19.0進(jìn)行雙因素方差分析（ANOVA），考察藻處理系統(tǒng)和GAs濃度及其交互作用對各指標(biāo)的影響。對MWCNTs處理采用單因素方差分析。多重比較采用Duncan檢驗(yàn)，顯著性水平設(shè)為 Plt;0.05 。

2結(jié)果與討論

2.1不同GAs濃度藻處理系統(tǒng)藻、菌的生長情況

雙因素方差分析結(jié)果顯示，GAs處理對4種藻菌系統(tǒng)的平均日產(chǎn)量具有顯著的影響 （Plt;0.05） 。如圖2所示， 60mg/L GAs處理在所有系統(tǒng)中均表現(xiàn)出最佳的促生長效果，其中處理4（小球藻-內(nèi)生細(xì)菌-真菌共生系統(tǒng)）的平均日產(chǎn)量達(dá)到最大值 （0.248±0.017）g/（L?d） ，顯著高于對照組 （0.193±0.018）g/（L?d）（Plt;0.01） 。當(dāng)GAs濃度增至 90mg/L 時(shí)，各系統(tǒng)的生長速率均出現(xiàn)下降趨勢，表明高濃度GAs可能產(chǎn)生抑制作用。這一現(xiàn)象與 w_u 等（2022）的研究結(jié)果一致，該研究發(fā)現(xiàn)低濃度抗生素 lt;50mg/L） 可能促進(jìn)微生物生長，而高濃度 （gt;100mg/L） 則會產(chǎn)生抑制效應(yīng)。本研究中觀察到的“低促高抑\"現(xiàn)象可能與GAs調(diào)控的植物激素信號通路有關(guān)：適當(dāng)濃度的GAs可激活生長相關(guān)基因表達(dá)，但過量GAs可能導(dǎo)致代謝失衡和氧化應(yīng)激反應(yīng)。在處理的第7天，當(dāng)添加 60mg/L GAs及初始濃度為 0.47mg/L 的抗生素時(shí)，4種藻處理系統(tǒng)的平均日產(chǎn)量排序?yàn)樘幚?4gt; 處理 2gt; 處理 3gt; 處理1，分別達(dá)到 0.248±0.017 、 （0.213±0.015） 、 （0.188±0.014） 、（0.182±0.012 ） g/（L?d） 。此外，共生體內(nèi)微藻細(xì)胞的生長速率可能會影響菌株細(xì)胞對不同濃度GAs的反應(yīng)。

2.2不同GAs濃度下4種藻處理系統(tǒng)葉綠素含量與光合性能指標(biāo)變化

葉綠素a含量和光合參數(shù)測定結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了GAs的濃度效應(yīng)（圖3）。 60mg/L GAs處理下，處理4的葉綠素a含量在第7天達(dá)到峰值0 91.54±7.16）μg/L ，較對照組提高約1.26倍 （Plt;0.05） 。同時(shí)，處理4的 F_V/F_M 值 （0.81±0.08） 顯著高于單藻系統(tǒng) （0.51±0.05） ，表明共生體系具有更強(qiáng)的光能利用效率（圖4）。光合性能指數(shù)的分析顯示（圖4），處理4在 60mg/L GAs處理下的 PI_ABS 值最高，說明共生體系能更有效地捕獲和利用光能。這一結(jié)果與Dong等（2022a）的研究相符，他們發(fā)現(xiàn)真菌菌絲網(wǎng)絡(luò)可以增強(qiáng)微藻的光能吸收效率，而內(nèi)生細(xì)菌可能通過調(diào)節(jié)微藻的碳代謝來優(yōu)化能量分配，微藻的生長增強(qiáng)了真菌和細(xì)菌的共生作用，從而減輕了抗生素對小球藻的抑制。

F_V/F_M 比值主要基于應(yīng)變細(xì)胞PSII反應(yīng)中心的Chl-a分子獲得的，通常用于表示環(huán)境應(yīng)激情況（Bietal，2012）。在同一共生系統(tǒng)中GAs處理和未處理的對照組存在顯著差異（圖4），其中 60mg/L GAs對日產(chǎn)量的影響最為顯著。當(dāng)GAs濃度為 60mg/L 時(shí)，處理4的 F_v/F_M"值為 0.81±0.08 ，是小球藻單培養(yǎng)體系（處理 1）F_V/F_M"值 （0.51±0.05） 的1.58倍（見表2）。但隨著GAs的繼續(xù)增大，共生系統(tǒng) F_V/F_M"值有所下降。此前也有類似報(bào)道，例如低濃度環(huán)丙沙星（CP-FX， 10mg/L ）處理的藻類系統(tǒng)熒光強(qiáng)度，與高濃度（ 50mg/L） 處理時(shí)的熒光強(qiáng)度變化趨勢相反（Chuetal，2023）。有推測認(rèn)為，在適當(dāng)濃度下，抗生素對菌株細(xì)胞的最大光化學(xué)量子產(chǎn)量的損害在藻株孵育后期可能會恢復(fù)。比如綠膿桿菌的PSII反應(yīng)中心對TC具有耐藥性，而低濃度抗生素處理后， F_V/F_M"值會發(fā)生逆轉(zhuǎn)（Yangetal，2013）。這表明，低濃度抗生素處理后，菌株的光合作用減弱，菌株中的非應(yīng)激產(chǎn)物會逐漸降解抗生素。

2.3不同GAs濃度處理下4種藻處理系統(tǒng)抗生素的去除率

2.3.1去除效率的時(shí)間動態(tài)不同藻處理體系在外源性添加不同濃度的GAs處理下，對6種抗生素的去除效率不同。處理4（小球藻-內(nèi)生細(xì)菌（S395-2）-螺旋聚孢霉）第7天對四環(huán)素類抗生素（TC和CTC）的去除率最高，分別達(dá)到 97.69%±1.84% 和 98.25%±1.33% ，CP-FX為 72.11%±6.64% ，NFX為 72.75%±6.69% ，SMZ為75.38%±7.22% ，SMX為 77.59%±7.19% （圖5）。本研究中6種抗生素的平均去除率均稍高于之前的研究結(jié)果（Liuetal，2024），之前的研究顯示，初始抗生素濃度為 1.0mg/L 時(shí)，對TC的去除率為 97.0%12.8% ，OTC為 92.7%±5.2% ，CPFX為 49.6%±4.4% ，NFX為34.8%±2.2% ，SMZ為 61.4%±5.5% 。這可能是由于抗生素的去除作用與藻類共生體的組成及抗生素的濃度有關(guān)。低濃度的抗生素會刺激藻類共生體的生長，而高濃度的抗生素則會抑制其生長。值得注意的是，所有系統(tǒng)在第10天的去除效率均有所下降（圖5），這一現(xiàn)象可能有2種機(jī)制解釋：（1）抗生素誘導(dǎo)的應(yīng)激效應(yīng)減弱，對藻類共生體的影響變小，因此，共生體系統(tǒng)在抗生素毒性降低時(shí)分泌了較少的EPS（Wangetal，2018）；（2）抗生素與藻類共生體的比例發(fā)生變化，影響了抗生素的降解程度（Chengetal，2023）。通過調(diào)節(jié)共生系統(tǒng)中EPS的含量或改變藻類共生體的添加率，有望提高廢水中抗生素的去除效率。

不同共生體的抗生素去除能力可能與2個(gè)因素有關(guān)：（1）不同的胞外聚合物物質(zhì)（EPS）含量會影響抗生素在生物膜之間的轉(zhuǎn)移。抗生素處理后，低/高EPS含量的生物膜酶活性和呼吸速率會下降。此外，細(xì)菌-微藻-真菌三相共生比兩相共生和微藻單培養(yǎng)能產(chǎn)生更多的EPS，進(jìn)而促進(jìn)抗生素去除（Wangetal，2023）。（2）共生結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差異。小球藻-內(nèi)生細(xì)菌（S395-2）-螺旋聚孢霉共生體的抗生素去除效率較高，處理4中使用的真菌占據(jù)優(yōu)勢地位，其與小球藻及內(nèi)生細(xì)菌形成的共生體，相比處理1、處理2及處理3中的小球藻，具有更好的生長、光合作用和抗生素去除特性。這可能是因?yàn)榫z與小球藻的生長更同步，形成的藻類球的大小更均勻，對各種抗生素的適應(yīng)能力更強(qiáng)，對抗生素脅迫的耐藥性更好。微藻-細(xì)菌系統(tǒng)去除 1000μg/L 的環(huán)丙沙星的效率為 43% ，隨著環(huán)丙沙星濃度的降低，去除效率逐漸升高，初始濃度為 時(shí)，去除效率 100% 。微藻-真菌系統(tǒng)對磺胺甲嘧啶去除效率為 58.71%～67.91% （Lietal，2022）。細(xì)菌-微藻-真菌的共生系統(tǒng)相互有助于有機(jī)物質(zhì)和無機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化（Dongetal，2022b）。真菌菌絲可以通過強(qiáng)大的胞外多糖粘附、吸附能、表面蛋白相互作用和靜電中和與微藻緊密結(jié)合，而內(nèi)生細(xì)菌可以更好地提高微藻和真菌的結(jié)合能力，構(gòu)建出穩(wěn)定性更高的共生結(jié)構(gòu)（Weietal，2023），從而有效保護(hù)微藻免受抗生素等污染物的侵害。

2.3.2抗生素種類差異鹽酸四環(huán)素（TC）、金霉素（CTC）、環(huán)丙沙星（CPFX）、諾氟沙星（NFX）、磺胺嘧啶（SMZ）、磺胺二甲嘧啶（SMX）在連續(xù)10天內(nèi)去除率的雙因素方差分析結(jié)果顯示（圖6，在4種藻菌共生體系中，處理4的去除效率最高，該體系對6種抗生素的去除效率排序?yàn)椋?CTCgt;TCgt;SMXgt;SMZgt;CP. FXgt;NFX。Liu等（2024）研究發(fā)現(xiàn)藻-細(xì)菌-真菌共生系統(tǒng)對四環(huán)素類抗生素的去除率最高，其次是喹諾酮類抗生素，磺胺類抗生素去除率最低。這種差異可能與抗生素的分子結(jié)構(gòu)特性、分子量大小、化學(xué)穩(wěn)定性有關(guān)。抗生素在藻類共生體中主要經(jīng)歷生物吸附、生物積累和生物降解，在去除低初始濃度抗生素時(shí)，生物吸附起主要作用。抗生素的結(jié)構(gòu)、分子量、極性鍵數(shù)和類型都會共同影響藻菌共生體的生物吸附過程。本研究中使用的TC、CTC、CPFX、NFX、SMZ和SMX類抗生素的化學(xué)分子量分別為444.43、478.88、331.34、319.33、250.28和278.33。從抗生素去除效率來看，這4種藻處理系統(tǒng)更容易地吸附大分子量的抗生素，與之前的研究結(jié)果類似（Henaetal，2020）。此外，抗生素分子中的極性鍵數(shù)和抗生素類型也會影響藻類共生細(xì)胞與抗生素的結(jié)合。相較于SMZ和CPFX，CTC每個(gè)分子結(jié)構(gòu)中具有更多類型和數(shù)量的活性官能團(tuán)，更有助于吸附和去除（Tangetal，2022）。另外，生物降解很容易受到底物限制閥值的影響，而該閾值依賴于目標(biāo)污染物的濃度。

不同濃度的GAs顯著影響6種抗生素的去除效率 （Plt;0.05） ，其中 60mg/L GAs時(shí)，6種抗生素的去除效率最高。藻菌共生體的抗生素去除效果與其生長和光合性能密切相關(guān)。添加適當(dāng)濃度的GAs可以提高藻菌共生體的特定生長速率和日產(chǎn)量，并在一定程度上提升其光合性能參數(shù)。然而，高濃度的GAs（如 90mg/L） 會限制藻類共生體的生長、光合作用和抗生素去除性能。這可能是因?yàn)楦邼舛鹊腉As會增加自由基含量（但未達(dá)到造成嚴(yán)重細(xì)胞損傷的程度），影響藻細(xì)胞增殖的生理、生化和代謝活動及補(bǔ)償機(jī)制，從而限制其對藻細(xì)胞生長的刺激作用（Yangetal，2023）。

2.4不同多壁碳納米管濃度下處理4的抗生素去除率

本研究分別加入4種不同碳納米管濃度，分析處理4對6種抗生素的平均去除效率，結(jié)果如表3所示。在相同的MWCNTs添加濃度下，處理4對抗生素的去除率排序?yàn)椋篊TCgt;TCgt;SMXgt;SMZgt;CPFXgt;NFX。

此外，當(dāng)MWCNTs濃度為 1.5mg/L ，處理4對抗生素的去除率達(dá)到最大值。從表3中不同濃度的MWCNTs及6組抗生素的去除率數(shù)據(jù)可以看出，在 3.0mg/L 和4.5mg/L 的MWCNTs濃度下，與未添加MWCNTs的對照組相比，6種抗生素的去除率反而下降，這說明高濃度的MWCNTs會抑制抗生素的去除。因此，確定MW-CNTs的最佳添加濃度為 1.5mg/L 。

較低濃度的MWCNT可以促進(jìn)微藻-細(xì)菌-真菌系統(tǒng)中抗生素的去除。這主要是因?yàn)橐欢舛鹊腗W-CNTs能夠刺激植物的光合活性，提高葉綠體的穩(wěn)定性，并將吸收的能量傳遞到光合器，從而增強(qiáng)光合能力（Gusevetal，2015）。MWCNTs還能促進(jìn)外源抗氧化劑或信號分子通過細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)胞，增強(qiáng)植物細(xì)胞對壓力的反應(yīng)能力（Younetal，2012）。它比葉綠體天線色素具有更寬的吸收光譜，能夠捕獲天線色素?zé)o法吸收的光（Younetal，2012），并且可以作為類囊體膜的固定載體，降低電子轉(zhuǎn)移的阻力，提高電子轉(zhuǎn)移效率（Hanetal，2010）。此外，添加MWCNTs有助于外部抗氧化劑或信號分子進(jìn)入細(xì)胞，增強(qiáng)細(xì)胞在壓力下的反應(yīng)和應(yīng)對能力（Taraghietal，2016）。

3結(jié)論

（1）小球藻-內(nèi)生細(xì)菌（S395-2）-螺旋聚孢霉共生體系經(jīng) 60mg/L GAs處理，比另外3種藻處理體系具有更高的生長率、光合效率，以及對6種抗生素的最高去除率。（2）GAs處理后的細(xì)菌-微藻-真菌共生菌的表現(xiàn)明顯優(yōu)于未處理的共生菌，具有較高的抗逆性和處理抗生素廢水的適宜性。

（3）在 1.5mg/L 的MWCNTs濃度下，該處理體系對6種抗生素去除效率最高， 0.3.5mg/L 濃度下的去除率依次降低。低濃度的MWCNT可以提供有利于微生物生長和代謝的環(huán)境，從而增強(qiáng)抗生素的去除；較高濃度可能會引起毒性作用，限制微生物的生長和代謝，從而削弱抗生素的去除能力。

參考文獻(xiàn)

謝東陽，2023.生豬養(yǎng)殖MY公司智能化養(yǎng)殖價(jià)值鏈成本管 優(yōu)化研究[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué).

AHMAD A，BANAT F， ALSAFAR H， et al， 2022. Algae biotechnology for industrial wastewater treatment， bioenergy production， and high-value bioproducts[J]. Science of the Total Environment， 806：150585.

AMAKU J F， OGUNDARE S， AKPOMIE K G， et al， 2021. Functionalized MWCNTs-quartzite nanocomposite coated with Dacryodes edulis stem bark extract for the attenuation of hexavalent chromium[J]. Scientific Reports，11： 12684.

AVCI A， iSMAIL i， BAYLAN N， 2020. Adsorption of ciprofloxacin hydrochloride on multiwall carbon nanotube[J]. Journal of Molecular Structure， 1206：127711.

BI Y F，MIAO S S，LU Y C，et al，2012.Phytotoxicity， bioaccumulation and degradation of isoproturon in green algae[J]. Journal of Hazardous Materials， 243：242-249.

CHENG QL，LIU Y Z，XUL G， et al， 2023. Regulation and role of extracellular polymeric substances in the defensive responses of Dictyosphaerium sp. to enrofloxacin stress [J]. Science of the Total Environment， 896：165302.

CHU Y H，LI S N， XIE P，etal，2023. New insight into theconcentration-dependent removal of multiple antibiotics by Chlorella sorokiniana[J]. Bioresource Technology， 385： 129409.

DONG X C，LIU J， ZHAO C Z， et al，2022a. Effect of different microalga-based technologies on biogas upgrading and nutrient removal by induction with strigolactone and endophytic bacteria[J]. Algal Research， 66：102768.

DONG X C，WEI J，HUANG J， et al， 2022b. Performance of different microalgae-fungi-bacteria co-culture technologies in photosynthetic and removal performance in response to various GR24 concentrations[J].Bioresource Technology， 347： 126428.

EHENEDEN I， WANG R C， ZHAO JF， 2023. Antibiotic removal by microalgae-bacteria consortium： metabolic pathways and microbial responses[J]. Science of the Total Environment， 891：164489.

GUSEV A A， ZAYTSEVA O N， SELIVANOVA O A， et al， 2015.Impact of multi-walled carbon nanotubes to rye seedlings[J].Advanced Materials Research，1085：237-241.

HENA S， GUTIERREZ L， CROUE JP， 2020. Removal of metronidazole from aqueous media by C. vulgaris[J]. Journal ofHazardous Materials， 384：121400.

HAN JH， PAULUS G L C， MARUYAMA R， et al， 2010. Exciton antennas and concentrators from core-shell and corrugated carbon nanotube filaments of homogeneous compo

LIU J， WANG Z F， ZHAO C Z， et al， 2024. Phytohormone gibberelins treatment enhances multiple antibiotics removal efficiency of different bacteria-microalgae-fungi symbionts[J]. Bioresource Technology， 394：130182.

LI S X，LI Z，LIU D Y， et al，2022. Response of fungi-microalgae pellets to copper regulation in the removal of slfonamides and release of dissolved organic matters[J]. Journal of Hazardous Materials， 434：128932.

PATEL S， SHARMA J，GOLE VL，2023.Removal of antibiotic cefixime from wastewater using UVC/Sodium persulphate system[J]. Materials Today： Proceedings， 78：69-73.

TANG T T，LIU M， DU Y， et al， 2023. Mechanism of action of single and mixed antibiotics during anaerobic digestion of swine wastewater： microbial functional diversity and gene expression analysis[J]. Environmental Research， 219： 115119.

TANG Y C， SONG L L， JI X Y，et al，2022.Algal-bacterial consortium mediated system offers effective removal of nitrogen nutrients and antibiotic resistance genes[J].Bioresource Technology， 362：127874.

TARAGHI I， FEREIDOON A， 2016. Non-destructive evaluation of damage modes in nanocomposite foam-core sandwich panel subjected to low-velocity impact[J]. Composites Part B： Engineering，103：51-59.

WANG S L， JI B， ZHANG M， et al， 2020. Defensive responses of microalgal-bacterial granules to tetracycline in municipal wastewater treatment[J]. Bioresource Technology， 312： 123605.

WEI J，WANG ZF， ZHAO C Z， et al， 2023.Effect of GR24 concentrations on tetracycline and nutrient removal from biogas slurry by different microalgae-based technologies [J].Bioresource Technology， 369：128400.

WU X Y， TIAN Z Z，LV ZP， et al，2020. Effects of copper salts on performance， antibiotic resistance genes，and microbial community during thermophilic anaerobic digestion of swine manure[J]. Bioresource Technology， 30o：122728.

WU S， ZHANG J M， XIA A， et al， 2022. Microalgae cultivation for antibiotic oxytetracycline wastewater treatment [J].Environmental Research，214：113850.

WANG Z F， ZHAO C Z，LUB， et al，2023.Attenuation of antibiotics from simulated swine wastewater using different microalgae-based systems[J].Bioresource Technology， 388：129796.

WANG L F，LI Y，WANG L， et al， 2018. Responses of biofilm microorganisms from moving bed biofilm reactor to antibiotics exposure： protective role of extracellular polymeric substances[J]. Bioresource Technology，254： 268-277.

XIONGQ，LIUYS，HULX，etal，2020.Co-metabolismof sulfamethoxazolebya freshwatermicroalga Chlorellapyrenoidosa[J].WaterResearch，175：115656.

YANGL， VADIVELOO A， CHENAJ， et al， 2023. Supplementation of exogenous phytohormones for enhancing the removal of sulfamethoxazole and the simultaneous accumulationof lipidby Chlorella vulgaris[J].Bioresource Technology，378：129002.

YANGWW， TANGZP，ZHOUFQ，etal，2013.ToxicitystudiesoftetracyclineonMicrocystisaeruginosaandSelenastrum capricornutum[J]. Environmental Toxicology and Pharmacology， 35（2）：320-324.

YOUNS，WANGR，GAOJ，etal，2012.Mitigationof theimpact of single-walled carbon nanotubes on a freshwater green algae：Pseudokirchneriella subcapitata[J].Nanotoxicology， 6（2）：161-172.

ZHANGM，LIUYS，ZHAOJL，etal，2018.Occurrence，fate and massloadingsof antibiotics in two swine wastewater treatment systems[J].Science of the Total Environment， 639：1421-1431.

ZHU Z，ZHAO C Z，LUB，et al，2024.Application of carboxylated multi-walled carbon nanotubesin bacteria-microalgae-fungi consortium for efficient antibiotics removal[J]. Journal of Water Process Engineering，58： 104865.

（責(zé)任編輯 鄭金秀 崔莎莎）

Effects of Gibberellin（GAs） and Carboxylated Multi-Walled Carbon Nanotubes on the Removal Efficiency of Multiple Antibiotics in Wastewater by Bacteria-Microalgae-Fungi Symbiotic Systems

QINYuanyuan1，LU Zhenjie1，LUBei2，YANHuixiang1，WEI Jingl （1. College of Advanced Materials Engineering， Jiaxing Nanhu University， Jiaxing 314001，P.R. China; 2. School of Ecological Technology amp; Engineering， Shanghai Institute of Technology， Shanghai 201418，P.R. China）

Abstract： Symbiotic systems formed by microalgae，bacteria，and fungi displays significantly enhanced antibiotic removal due to synergistic metabolism.In this study，we constructed a ternary symbiotic system comprised of Chlorella vulgaris， endophytic bacterium S395-2，and Clonostachys rosea.We then systematically investigated the effects of adding Gibberellins （GAs）and carboxylated multi-walled carbon nanotubes （MWCNTs） on the growth characteristics，photosynthetic activity，and removal efficiencies of six antibiotics [tetracycline hydrochloride （TC），aureomycin （CTC），ciprofloxacin （CPFX），norfloxacin （NFX），sulfadiazine （SMZ），sulfadimidine（SMX）] from this system. The aim of the study was to provide a novel strategy for the efficient treatment of wastewater from the swine industry. Four diferent bacterial-microalgae-fungal symbiotic systems were prepared for this study： Treatment 1， C. vulgaris+BG11 solution; Treatment 2， C.vulgaris+endophytic bacteria （S395-2）; Treatment 3， C.vulgaris+C.rosea; Treatment 4， C vulgaris+endophytic bacteria （S395-2）+C .rosea. Four concentrations of GAs （0， 30， 60， and 90mg/L ） were set for each treatment to compare antibiotic removal performance and determine the optimal GAs dosage.Then，using the optimal GAs concentration， four concentrations of MWCNTs： 0，1.5， 3.0， and 4.5mg/L were set，and water samples were collected on day 3，7 and 10 to measure the antibiotic removal eficiency and determine the optimal MWCNTs dosage. Among the four treatment systems， the GAs concentration of 60mg/L gave optimal growth-promoting effects across all four systems. In Treatment 4， the average daily productivity peaked at （0.248±0.017）g/（L?d） ， significantly higher than the control group at （0.193±0.018）g/（L?d） 0 （Plt;0.01） ）.However，when the GAs concentration was increased to 90mg/L ， growth rates declined in all systems， indicating an inhibitory effect. With the 60mg/L GAs treatment， Chl-a content in Treatment 4 reached the peak value （91.54±7.16 ） μg/L on Day 7. The F_v/F_m （204 ratio （photosynthetic efficiency）in Treatment 4 （0.81±0.08） was significantly higher than that of in Treatment 1 （0.51±0.05） ， confirming that the light energy utilization efficiency was superior in the ternary symbiotic system of C .vulgaris+endophytic bacteria （S395-2）+C .rosea. Treatment 4 also had the best antibiotic removal performance for allsix antibiotics （TC， CTC， CPFX，NFX， SMZ，and SMX）， with respective removal rates of 98.6%±1.12% ， 99.5%±0.36% 75.18%±4.37% ， 75.14%±2.16% ， 77.98%±5.48% and 80.24%±5.82% . Adding 1.5mg/L MWCNTs to Treatment 4 with 60mg/L Gas further enhanced the removal rates of the six antibiotics （TC， CTC， CPFX，NFX，SMZ，and SMX）， with respective values of 99.25%±0.36% ， 99.59%±0.21% ， 79.26%±6.92% 78.34%±7.41% ， 82.55%±7.43% and 84.71%=7.75% .In conclusion， adding of 60mg/L GAs and 1.5mg/ LMWCNTs in the ternary symbiotic system of C. vulgaris+endophytic bacteria （S395-2） +C， rosea improved biomass production and the removal rate of antibiotics，and these results provide a useful reference for treating wastewater that contains antibiotics.

Key words：symbiosis; Gibberellins;carboxylated multi-walled carbon nanotubes; antibiotics removal; Clonostachys rosea; endophytic bacteria; wastewater from th swine industry