基于生物炭负载马唐化感物质的普通水绵协同抑制效应与资源化利用研究

　　针对水体富营养化引发的丝状藻类暴发问题，南京工业大学团队创新性地利用普通水绵（Spirogyra communis）生物炭（SCBC）吸附水体氮磷，并负载马唐（Digitaria sanguinalis）化感物质（DS-SCBC），实现藻类抑制率71.35%。研究通过SEM、FT-IR和GC-MS解析了脂肪酸（69.12%）等关键抑藻成分，为丝状藻类治理与藻类资源化提供了低成本、环境友好的协同解决方案。

　　

近年来，沿海水域频繁暴发的丝状藻类（如普通水绵）泛滥问题，已成为威胁生态安全的顽疾。这类藻类对氮磷需求低于单细胞蓝藻，在富营养化水体中更易暴发。以黄海连续15年的浒苔绿潮为例，2021年影响范围达1764 km²
，凸显传统治理方法的局限性。现有控藻技术如化学沉淀法成本高，生物控藻周期长，而植物化感物质直接投放又缺乏长效性。如何兼顾抑藻效率、环境友好性与资源循环利用，成为亟待突破的科学难题。

南京工业大学团队另辟蹊径，将藻类治理与资源化相结合。研究以普通水绵为原料制备生物炭（SCBC），筛选出700°C热解产物（比表面积105.80 m²
/g）作为氮磷吸附载体，并创新性地负载马唐化感提取物（DS-SCBC），构建出兼具物理吸附与生化抑制的双功能材料。通过优化负载工艺（35°C、24 h、0.2 g），抑藻率提升至71.35%，同时实现氨氮和磷酸盐的同步去除。

关键技术包括：1）藻类生物炭的梯度热解制备与表征（SEM、BET比表面积分析）；2）马唐化感物质乙醇提取与负载工艺优化；3）抑藻效应模拟实验（藻生物量、叶绿素含量监测）；4）材料表征（FT-IR、GC-MS解析表面官能团及化感成分）。

研究结果

1. SCBC吸附性能：700°C热解SCBC在pH=7、投加量1 g/L时，对磷酸盐吸附量达12.35 mg/g，氨氮吸附符合准二级动力学模型。
2. DS-SCBC抑藻机制：GC-MS鉴定出脂肪酸（69.12%）、醇类等5类化感物质，通过破坏藻细胞膜完整性（SEM显示表面颗粒附着）抑制生长。
3. 协同效应：模拟实验中DS-SCBC持续释放化感物质，同时吸附水体氮磷，7天内藻生物量降低62.4%，且无二次污染。

结论与意义
该研究开创了"以藻治藻"的新思路：将有害藻类转化为功能材料（SCBC），耦合陆生植物化感作用（DS-SCBC），形成"吸附-抑制-资源化"闭环。发现脂肪酸为关键抑藻成分（占化感物质总量69.12%），为化感物质库的拓展提供依据。技术经济性显著（成本较活性炭降低70%），发表于《Biomass and Bioenergy》的成果为丝状藻类治理提供了可推广的绿色方案，兼具生态效益与循环经济价值。