基于电活性微生物的芳香烃类污染物转化机制研究进展

芳香烃类化合物(aromatic hydrocarbon compounds)是一类基于苯环结构的有机物,广泛分布在自然环境中,难以自然降解、易被生物积累,且有很大的环境危害性。生物法是有机化合物转化降解的主流工艺,而电活性微生物(electroactive microorganisms,EAM)因其独特的胞外电子传递(extracellular electron transfer,EET)能力和生理代谢模式在芳香烃类化合物污染修复领域具有巨大的应用潜力。电活性微生物可以通过还原脱卤、脱硝与氧化开环过程相结合的方式,最终实现芳香烃类污染物的降解矿化。本文重点综述了电活性微生物降解芳香烃类污染物过程中主要还原/氧化反应机理,归纳了电活性微生物高效还原脱卤、脱硝的关键酶活、代谢途径及转化机理,分析了不同含氧条件下电活性微生物开环方式及降解代谢途径,并通过调控微生物胞外聚合物与添加导电材料等途径来提升电活性微生物的胞外电子传递过程,总结了电极电位、电极材料、电解液性质及温度等环境因子对芳香烃类化合物降解的影响,探讨了芳香烃类污染物的强化生物降解策略的可行性。最后,展望了电活性微生物降解技术相关领域未来潜在的研究方向,以期为加快生物电化学系统的工程化应用提供理论和技术参考。

基因工程菌强化芳香化合物的处理工艺

分别固定克隆有甲苯加双氧酶基因的工程菌和筛选出的野生菌株,串联两种固定化细胞反应器,研究以基因工程菌突破关键步骤的限制,筛选菌株辅助完成彻底降解芳香类污染物复合工艺可行性和强化效果.克隆有苯降解过程中的关键基因——甲苯加双氧酶的基因工程菌E. coli. JM109(pKST11)对苯具有较高的降解效率和降解速度,应用于固定化细胞反应器中效果突出.在较短的水力停留时间内,可以将1500mg/L苯降解70%,降解速度为1.11mg/(Ls),延长水力停留时间,可以使去除率达到95%以上.该反应器对高浓度的苯具有突出的处理效果.同时所得到的产物为环己二烯双醇,可以被野生非高效菌W3快速利用.