成都生物所在利用浮萍協(xié)同二氧化碳處理廢水方面取得進(jìn)展
來(lái)源：生物資源利用中心
作者：靳艷玲
時(shí)間：2025-09-16
中國(guó)科學(xué)院成都生物研究所聯(lián)合多家機(jī)構(gòu)，在國(guó)際權(quán)威期刊Bioresource Technology發(fā)表最新研究成果，成功構(gòu)建并實(shí)現(xiàn)了二氧化碳（CO?）強(qiáng)化的浮萍廢水處理系統(tǒng)，并完成了中試規(guī)模的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。
研究團(tuán)隊(duì)在云南滇池畔建立占地5畝的中試基地，將不同浮萍株系于含生活污水與農(nóng)業(yè)廢水的混合體系中培養(yǎng)，并向其中一組持續(xù)通入CO?，另一組作對(duì)照。經(jīng)過(guò)5個(gè)月冬春季連續(xù)運(yùn)行，CO?強(qiáng)化系統(tǒng)較對(duì)照組總氮去除率提升28%-71%、總磷去除率提升120%-148%，整個(gè)系統(tǒng)磷回收效率超82%，氮回收量達(dá)0.54–0.61 g/m2/天。
更為重要的是，在去除水體污染的同時(shí)，該系統(tǒng)還產(chǎn)出高質(zhì)量浮萍生物質(zhì)，優(yōu)勢(shì)浮萍株系的淀粉生產(chǎn)能力達(dá)3.49 g/m2/天（相當(dāng)于12.74噸/公頃/年），比對(duì)照組提高18倍，遠(yuǎn)超玉米單位面積產(chǎn)能。同時(shí)該系統(tǒng)碳捕獲量達(dá)16.65–17.53 g/m2/天，比對(duì)照組提升196%-264%。系統(tǒng)在冬季（均溫15.6℃）和春季（均溫22.7℃）均表現(xiàn)出穩(wěn)定運(yùn)行特性，CO?強(qiáng)化使浮萍生長(zhǎng)速率提升160%-460%，產(chǎn)出的浮萍淀粉含量超26%，蛋白質(zhì)含量穩(wěn)定在23%-33%，磷含量達(dá)0.77%-0.96%。相關(guān)技術(shù)已授權(quán)發(fā)明專(zhuān)利6件（ZL201810665938.3；ZL201710855019.8；ZL201710853398.7；ZL201710853348.9；ZL201410198497.2；ZL201310603781.9）。
為探究其內(nèi)在機(jī)理，團(tuán)隊(duì)通過(guò)酶活性與基因表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)，CO?的輸入上調(diào)了淀粉合成相關(guān)酶的基因表達(dá)水平，從而促進(jìn)了淀粉的積累。同時(shí)，CO?顯著提高了氮同化關(guān)鍵酶類(lèi)（如谷氨酰胺合成酶GS）的活性，其活性提升了6.3倍，有效促進(jìn)了浮萍對(duì)廢水中銨態(tài)氮的直接吸收與同化。增強(qiáng)的光合作用所固定的碳流被優(yōu)先分配至淀粉合成路徑，而非蛋白質(zhì)合成，最終實(shí)現(xiàn)了高淀粉生物質(zhì)的定向生產(chǎn)。
該處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)凈化、碳捕獲、能源原料生產(chǎn)“三效合一”，通過(guò)向浮萍廢水處理體系注入CO?，不僅大幅提升水質(zhì)凈化效率，還實(shí)現(xiàn)了碳捕獲與高附加值生物質(zhì)的規(guī)?；a(chǎn)，為解決水污染、碳中和與生物能源難題提供了一體化方案。該系統(tǒng)可望在污水處理廠技術(shù)提升、高碳高氮磷廢水的高值化利用、浮萍生物質(zhì)資源化（如轉(zhuǎn)化乙醇燃料、制作飼料及肥料）等諸多方面獲得應(yīng)用，為循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式建設(shè)發(fā)揮作用。
論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2025.132785
浮萍- CO?協(xié)同廢水處理系統(tǒng)
