希瓦氏菌介导纳米材料生物合成及其环境应用

纳米材料在环境领域的应用已经日益广泛,但是目前普遍使用的物理、化学的合成方法存在着费用高、环境危害大等问题,因此,通过生物方法合成纳米材料的新型绿色合成技术已经成为纳米材料研究领域的热点之一。金属还原菌希瓦氏菌(Shewanella)所具有的电子释放能力、硫代谢能力以及对毒性的高耐受力等特性,使其在纳米材料领域中具有重要的应用潜力,已成为该领域的研究热点,并受到广泛重视。文章对当前希瓦氏菌合成纳米材料最新进展及其在环境修复中的应用作简要的概述。     

微生物介导的铁氧化机制及应用研究进展

微生物介导的铁氧化过程是铁循环的重要组成部分。参与铁氧化过程的微生物主要是细菌和古菌,依据生长环境及电子受体情况可将其分为四类：嗜酸铁氧化菌、中性微氧铁氧化菌、中性厌氧光合铁氧化菌和中性厌氧硝酸盐还原铁氧化菌。铁氧化微生物驱动着环境中C、N、O、S等生源要素的元素地球化学循环。目前已经阐明的微生物铁氧化电子传递机制都有着一个共同范式,即亚铁都是在外膜细胞色素上被氧化,细胞从亚铁获得电子,由细胞外膜经周质电子传递蛋白,而后传递至细胞内膜各蛋白上,用于电子受体还原或固碳。现代环境中铁氧化微生物的研究已被广泛运用于地球早期生命演化研究、环境污染修复、新材料合成及生物浸矿等领域。铁氧化菌的分离鉴定、铁氧化代谢途径及其地球化学效应的详细解析及铁氧化在环境污染治理等方面还有大量的工作有待开展。     

低温菌去除污染物的研究现状

低温菌在自然界的分布非常广泛，低温菌由于具有特殊的遗传背景和代谢途径，能够产生适合低温环境且具有特殊功能的各种酶类及其它活性物，从而使低温菌在寒冷环境条件下表现出其他微生物无法替代的生物活性。文章在分析、总结国内外有关低温菌低温环境条件下去除污水中不同污染物的研究基础上，认为低温菌在寒冷地区污水治理领域具有广阔的应用前景。     

重金属污染土壤的植物修复研究现状

植物修复是利用植物吸收、降解、挥发、根滤、稳定等作用机理,达到去除土壤、水体中污染物,或使污染物固定以减轻其危害性,或使污染物转化为毒性较低化学形态的现场治理技术。植物修复对于重金属污染土壤的治理修复具有重要意义。已有研究在累积与超累积植物的寻找筛选、植物对重金属等有害物的耐毒和解毒机理、植物修复现场环境调控及根际处理技术等方面取得了大量成果。     

污水处理中的菌藻关系和污染物去除效能

菌藻共生体系可利用菌藻间的关系实现污染物的高效去除,在污水处理领域具有广阔的应用前景。文章从菌藻关系、微藻选择和菌藻共生系统的发展三方面分析了该技术的研究进展,重点阐释了菌藻关系中信号分子对菌藻系统的影响。群体感应会促进共生菌在微藻表面形成生物膜,加快藻际微环境的形成,促进污染物的去除。化感作用可抑制杂菌和杂藻的过度生长,维持菌藻系统的稳定运行。此外,该文对不同类型的微藻对污染物去除效果作了进一步分析,污水处理中常用的小球藻和衣藻对氮磷污染物去除效率较高,栅藻常被用作水质评价的指示生物。菌藻共生系统形式多样,其中细菌-微藻共生系统和多菌-多藻共生系统应用广,对污染物的去除效果好,而真菌-微藻共生系统多用于污水的深度处理。最后,文章对菌藻共生体系的发展进行前景展望,以期为菌藻共生体系在污水处理领域的工程化应用提供参考。     

微生物胞外电子传递过程强化机制及污染物高效转化

微生物水处理技术因运行成本低、处理量大、环境影响小等优点,被广泛的用于市政污水和工业废水的处理.微生物水处理的本质过程是生物催化氧化,涉及不同微生物种群间物质、能量和电子传输过程,而微生物胞外电子传递过程是影响其处理效率的关键因素之一.本研究立足于微生物氧化的原理,从介体材料强化、光电磁强化及微生物电化学强化等角度,系统论述了铁基材料、碳基材料、光、电、磁等对微生物电子传递过程的影响与机制.在此基础上,本论文总结了微生物电化学系统原理,分析了该系统中各类强化材料、强化技术对微生物胞外电子传递的影响,揭示了强化条件下污染物高效转化的作用机制,介绍了基于各种强化原理的系统构建因素及应用现状,并展望了该技术的发展趋势及存在的挑战.     

铁锰氧化物及其复合材料的研究进展

在环境治理修复技术中,铁锰氧化物因其较高比表面积和较强的吸附性能而被广泛应用于环境污染治理领域,近年来铁锰氧化物与沸石、石墨烯、生物炭、硅藻土、陶粒等相结合制备成铁锰氧化物复合材料并应用于环境污染治理领域研究也被相继报道。该文综述了铁锰氧化物及其复合材料的制备方法、应用和展望;总结了其在水污染治理中对去除重金属离子、有机污染物以及磷酸根、硝酸根等其它污染物的应用研究;归纳了其在大气污染防治和土壤修复中的应用研究;综述了其去除环境污染物的机理。认为铁锰氧化物及其复合材料在环境污染治理领域具有广阔的应用前景。     

硫化零价铁及其耦合高级氧化技术在水处理中的研究进展

硫化零价铁（S-ZVI）因其电子传递效率高、选择性好,成为近年水处理领域的研究热点. S-ZVI耦合高级氧化技术（S-ZVI/AOPs）能够在保留S-ZVI较强还原性的基础上引入强氧化作用,实现有机污染物的深度氧化与矿化.本文总结了S-ZVI及其分别耦合过氧化氢（H₂O₂）、氧气（O₂）和过硫酸盐（PS）体系在水处理领域的研究现状,系统介绍了影响污染物去除效果的各种因素,包括S/Fe （摩尔比,下同）、S-ZVI投加量、氧化剂投加量、溶液初始pH等,重点讨论了S-ZVI和S-ZVI/AOPs体系去除污染物的反应机理,并简述了其在工程中的应用,最后对未来的研究方向提出了建议与展望,旨在拓宽S-ZVI/AOPs在环境修复领域中的实际应用.结果表明：（1）S-ZVI主要通过吸附和还原作用去除污染物,S-ZVI/AOPs体系主要通过活性物种的氧化作用去除污染物;硫化层可以通过改变电子转移路径提高活性物种产量,同时一些硫物种也可以活化氧化剂.（2）耦合体系中的活性物种除常见活性自由基外,如羟基自由基（·OH）、超氧自由基(O     

希瓦氏菌在印染废水脱色中的研究进展

印染废水是一种常见的工业废水,已经成为最主要的水体污染源之一。目前利用微生物处理印染废水的研究取得了许多重要进展,其中金属还原菌希瓦氏菌(Shewanella sp.)对多种染料具有很好的脱色效果。文章结合当前的研究进展,综述了希瓦氏菌对多种染料的脱色效果,脱色的机制及影响其染料脱色效果的因素,并提出了今后研究的热点问题。     

硫化零价铁及其耦合高级氧化技术在水处理中的研究进展

硫化零价铁（S-ZVI）因其电子传递效率高、选择性好,成为近年水处理领域的研究热点. S-ZVI耦合高级氧化技术（S-ZVI/AOPs）能够在保留S-ZVI较强还原性的基础上引入强氧化作用,实现有机污染物的深度氧化与矿化.本文总结了S-ZVI及其分别耦合过氧化氢（H₂O₂）、氧气（O₂）和过硫酸盐（PS）体系在水处理领域的研究现状,系统介绍了影响污染物去除效果的各种因素,包括S/Fe （摩尔比,下同）、S-ZVI投加量、氧化剂投加量、溶液初始pH等,重点讨论了S-ZVI和S-ZVI/AOPs体系去除污染物的反应机理,并简述了其在工程中的应用,最后对未来的研究方向提出了建议与展望,旨在拓宽S-ZVI/AOPs在环境修复领域中的实际应用.结果表明：（1）S-ZVI主要通过吸附和还原作用去除污染物,S-ZVI/AOPs体系主要通过活性物种的氧化作用去除污染物;硫化层可以通过改变电子转移路径提高活性物种产量,同时一些硫物种也可以活化氧化剂.（2）耦合体系中的活性物种除常见活性自由基外,如羟基自由基（·OH）、超氧自由基(O     

细菌还原U(VI)分子生物学机理的研究进展

铀（U）污染对生态环境和人类健康的潜在危害受到越来越多的关注.U（VI）还原细菌可将U（VI）还原至U（IV）,从而降低铀在水中的溶解性和移动性,达到污染修复的目的.目前发现的U（VI）还原细菌主要包括但不限于铁还原菌和硫酸盐还原菌.本文综述了细菌还原U（VI）的分子生物学机理,重点阐述了U（VI）还原细菌的胞外电子转移方式,包括希瓦氏菌的金属还原方式、土杆菌的孔蛋白介导方式和微生物纳米线方式.竞争性电子受体和共存离子对细菌还原U（VI）有重要影响.目前细菌还原U（VI）过程中胞外电子转移的机理仍需更多实证,土杆菌利用微生物纳米线和细胞色素协作调控电子转移的机制尚不明确.今后可将研究聚焦于细菌还原U（VI）机理的验证和完善,并开发和优化基于微生物还原的铀污染修复技术,进而提高铀污染生物修复效率和稳定性.     

环糊精在环境污染治理中的应用分析

环糊精独特的结构特征使其在环境污染治理领域表现出越来越广泛的应用前景。主要综述了环糊精促进水体中有机污染物去除的应用研究,对土壤中污染物的修复应用研究,以及在其他环境污染治理方面的应用。展望了环糊精及其衍生物在环境保护等领域的应用前景。     

高效染料脱色菌的分离鉴定及其脱色特性

从印染废水的处理装置中分离到多株脱色菌，其中一株高效脱色菌经鉴定为腐败希瓦氏菌（Shewanella putrefaciens)。该菌株在合适条件下能有效地去除印染生产上常用的多种染料，在6h内对活性艳红染料的去除率可达到99%-100%，实验还对充氧，温度及共代谢碳源等诸因子对该菌脱色能力的影响进行了研究。     

细菌还原U(Ⅵ)分子生物学机理的研究进展

铀(U)污染对生态环境和人类健康的潜在危害受到越来越多的关注.U(Ⅵ)还原细菌可将U(Ⅵ)还原至U(Ⅳ),从而降低铀在水中的溶解性和移动性,达到污染修复的目的.目前发现的U(Ⅵ)还原细菌主要包括但不限于铁还原菌和硫酸盐还原菌.本文综述了细菌还原U(Ⅵ)的分子生物学机理,重点阐述了U(Ⅵ)还原细菌的胞外电子转移方式,包括希瓦氏菌的金属还原方式、土杆菌的孔蛋白介导方式和微生物纳米线方式.竞争性电子受体和共存离子对细菌还原U(Ⅵ)有重要影响.目前细菌还原U(Ⅵ)过程中胞外电子转移的机理仍需更多实证,土杆菌利用微生物纳米线和细胞色素协作调控电子转移的机制尚不明确.今后可将研究聚焦于细菌还原U(Ⅵ)机理的验证和完善,并开发和优化基于微生物还原的铀污染修复技术,进而提高铀污染生物修复效率和稳定性.     

希瓦氏菌还原作用下黄钾铁矾的相转变特征及其负载铬的迁移转化规律

黄钾铁矾对酸性矿山废水中铬（Cr）等污染物有较好的固定去除作用.微生物活动对黄钾铁矾的稳定性和Cr的迁移转化特性有重要影响.因此,本研究在厌氧条件下,通过批次实验研究了希瓦氏菌MR-1还原溶解负载Cr黄钾铁矾过程中二次矿物的形成和Cr污染物的迁移转化特性.结果表明,希瓦氏菌能够促进黄钾铁矾的还原溶解.Cr负载能够增强黄钾铁矾的稳定性,抑制矿物的溶解转化.在不含Cr实验组,黄钾铁矾相转变产物为蓝铁矿和针铁矿;而在负载Cr实验组,二次矿物仅为蓝铁矿.在希瓦氏菌还原溶解负载Cr黄钾铁矾的过程中,矿物中有少量的Cr溶出,进入水体,随后又被吸附于新形成的二次矿物中.矿物中的Cr由原来的残渣态转化为不定型铁结合态,固相中Cr释放的风险增大.XPS检测结果表明,矿物表面的Cr（Ⅵ）被还原为Cr（Ⅲ）,Cr的毒性降低.研究结果对进一步理解酸性矿山废水中Fe、S和Cr的地球化学循环过程有重要意义.     

基于454测序技术研究宁波沿海陆源排污口希瓦氏菌属的时空分布

基于454测序对宁波沿海10个陆源排污口在2011年的3月、5月、8月、10月四个月份的希瓦氏菌的分布进行了测定。结果表明:象山爵溪东塘排污口在3、8月份,象山西周工业园区综合排污口在5月份,距象山爵溪东塘排污口50 m以外的海域在5月份,象山墙头综合排污口、宁海颜公河入海排污口在8月份、象山石浦水产加工园区排污口在10月份均无希瓦氏菌属检出;而希瓦氏菌检出频数最高的是3月份的象山石浦水产加工园区工业排污口,出现频数为1 084次,其中已鉴定出的种有波罗的海希瓦氏菌Shewanella baltica(51)次,太平洋希瓦氏菌S.pacifica(46)次,希瓦氏菌ANA-3(1)次。从总体趋势来看,排污口处希瓦氏菌检出频数大于距排污口50 m以外的海域。     

绿脓菌素促进铜绿假单胞菌NY3降解烃的作用机制

绿脓菌素（Pyo）的分泌是铜绿假单胞菌NY3最为显著的特征之一,前期实验观察到该菌降解烃时,Pyo分泌量常与烃的降解效率成正相关性,但其在污染物降解中的作用尚未受到关注,且机制不清楚.以共存戊二酸为高分泌Pyo的体系和试剂级Pyo标准物为基础,研究了NY3菌降解烃时,Pyo对细胞内氧化还原酶及其比酶活力和胞外电子传递速率等因素的影响作用.结果表明,戊二酸能够明显提高Pyo的分泌量,相较于无戊二酸体系提高了86.6%,且随Pyo分泌量增加,NY3菌对十六烷去除率增加了16.29%;NY3菌分泌Pyo有利于提高其胞内烷烃氧化酶的活力,在菌体生长至72h、Pyo投加量分别为200,300μL时,相较于未投加Pyo体系,烷烃氧化酶比活力分别提高了121.8%和346.5%.同时Pyo存在下将胞外电子传递速率提高了近7倍,从而增加其对十六烷的降解速率.NY3菌分泌Pyo能通过提高胞内酶活性和胞外电子传递速率而促进NY3菌降解十六烷.     

厌氧下Shewanella marisflavi EP1还原转化二甲戊乐灵

二甲戊乐灵是农业生产中使用量较大的一种芽前二硝基苯胺除草剂,其在环境中的持久性已经引起广泛关注。为更好地理解其在厌氧条件下的环境归趋,文章研究了Shewanella marisflavi EP1厌氧生物转化二甲戊乐灵的能力以及不同环境因子对该转化的影响。试验以乳酸钠作为电子供体,二甲戊乐灵为唯一的电子受体,EP1为还原菌,分别考察不同的反应体系和条件下EP1的生长及其对二甲戊乐灵还原的情况。结果表明,S.marisflavi EP1在厌氧条件下能有效还原转化二甲戊乐灵,核黄素的存在加快了还原反应速率,而呼吸抑制剂能够延迟甚至终止还原转化反应,表明二甲戊乐灵的还原转化是与电子传递链相关联的微生物呼吸过程。此外,EP1还原二甲戊乐灵的最优条件分别为p H 8,温度35℃,盐度2%。该研究不仅扩展了希瓦氏菌利用电子受体的潜力,也为处理硝基苯胺类农药的污染修复提供依据。     

Fontibacter sp. SgZ-2厌氧腐殖质/Fe(Ⅲ)还原特性及电子传递机制研究

腐殖质和Fe(Ⅲ)呼吸是重要的微生物胞外呼吸形式,电子传递途径是胞外呼吸研究的核心科学问题.为全面理解1株铁还原新菌的电子转移特性和环境功能,以该菌株Fontibacter sp.SgZ-2为研究对象,考察其厌氧腐殖质和Fe(Ⅲ)还原特性,并探寻不同电子受体条件下的电子传递链组成差异.采用厌氧恒温培养法研究了菌株厌氧还原特性.结果表明,菌株SgZ-2具有还原腐殖质模式物[9,10-蒽醌-2,6-二磺酸(9,10-anthraquinone-2,6-disulfonic acid,AQDS)和9,10-蒽醌-2-磺酸(9,10-anthraquinone-2-sulfonic acid,AQS)]、腐殖酸(humic acids,HA)和可溶性Fe(Ⅲ)(Fe-EDTA和柠檬酸铁)以及铁氧化物[水铁矿(hydrous ferric oxide,HFO)]的能力.发酵性糖类(葡萄糖和蔗糖)是菌株SgZ-2还原腐殖质和Fe(Ⅲ)的最佳电子供体.另外,通过呼吸抑制剂法比较了菌株4种电子受体条件下(O2、AQS、Fe-EDTA和HFO)参与电子传递的电子载体差异.结果表明,O2和Fe-EDTA还原条件下,菌株SgZ-2的电子传递链组分基本相似,均包括脱氢酶、醌泵和细胞色素b-c.AQS和HFO还原条件下,电子传递链组分只包含脱氢酶.因而,菌株SgZ-2可溶性和不溶性Fe(Ⅲ)之间的电子传递链组分存在明显差异,并且可溶性受体之间(O2、Fe-EDTA和AQS)的电子传递链组成也不同.本研究建立了1株铁还原新菌Fontibacter sp.SgZ-2不同电子受体条件下的电子传递链模型,并将电子传递机制的研究拓展到了Fontibacter菌属.此研究将为理解该属的电子转移特性及其环境行为提供理论基础.     

电动及其联用技术修复复合污染土壤的研究现状

电动修复技术是近年来发展起来的一种用于处理土壤污染的绿色技术,现已成为当前土壤修复研究领域的热点。综述了电动修复去除污染物的反应机理和优缺点,影响电动修复效率因素如土壤性质、电压梯度、电极材料、两极p H等,并总结了近年来治理重金属、有机物多类型复合污染土壤的电动修复及电动-淋洗、电动-生物、电动-超声、电动-PRB联合技术的研究进展,提出了此类技术的发展前景以及方向。