東北地理所在生物-光催化劑耦聯(lián)修復(fù)石油污染研究方面取得新進(jìn)展
石油污染是當(dāng)今世界亟待解決的環(huán)境污染問(wèn)題之一，東北地理所環(huán)境修復(fù)材料與技術(shù)學(xué)科組于洪文、徐興健等研究人員，針對(duì)石油污染修復(fù)研究的理論與技術(shù)需求，利用從吉林油田污染土壤中篩選出的石油烴降解菌Acinetobacter sp. JLS1和環(huán)境友好型光催化劑g-C3N4，成功構(gòu)建了用于石油烴高效降解的生物-光催化耦聯(lián)修復(fù)系統(tǒng)（Bio-photocatalytic hybrid system），研究并明確了該系統(tǒng)對(duì)石油烴組分中正十六烷（C16alkane）的降解性能及相關(guān)機(jī)制。
研究表明：在可見(jiàn)光條件下，生物-光催化耦聯(lián)修復(fù)系統(tǒng)可在4 h內(nèi)降解78.2%的濃度為0.25% (v/v)的C16alkane,降解性能遠(yuǎn)高于單獨(dú)的生物催化（38.3%）和光催化（26.8%），說(shuō)明Acinetobacter sp. JLS1和g-C3N4在可見(jiàn)光條件下具有協(xié)同降解C16alkane的能力。同時(shí)，本研究進(jìn)一步從代謝、細(xì)胞和分子水平，闡明了該系統(tǒng)協(xié)同降解C16alkane的機(jī)理：（1）長(zhǎng)直碳鏈烷烴C16alkane，通過(guò)g-C3N4的光催化降解作用斷裂為短碳鏈的直鏈烷烴，易于Acinetobacter sp. JLS1吸收和利用，也導(dǎo)致細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)的烷烴代謝產(chǎn)物類(lèi)型更為豐富；（2）g-C3N4在可見(jiàn)光作用下產(chǎn)生的活性氧自由基（ROS）造成細(xì)菌細(xì)胞表面出現(xiàn)明顯的孔洞和破損，增加了細(xì)胞膜的滲透性，提高了細(xì)菌對(duì)C16alkane的攝入效率；（3）可見(jiàn)光條件下，g-C3N4的存在顯著提高了菌株JLS1細(xì)胞內(nèi)alkB基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平。同時(shí)，研究中發(fā)現(xiàn)，盡管生物-光催化耦聯(lián)修復(fù)系統(tǒng)對(duì)C16alkane有較高的降解效率，但是該系統(tǒng)中的菌株JLS1的菌體生長(zhǎng)量并未顯著增加，說(shuō)明g-C3N4光催化作用對(duì)細(xì)菌產(chǎn)生的持續(xù)性攻擊延緩了細(xì)菌細(xì)胞的自我修復(fù)過(guò)程。該生物-光催化耦聯(lián)修復(fù)系統(tǒng)的建立不僅為石油烴污染修復(fù)研究領(lǐng)域提供了嶄新的技術(shù)理論，也將為農(nóng)藥、激素等環(huán)境中有機(jī)污染物的凈化研究提供新思路。
相關(guān)研究成果在線發(fā)表在國(guó)際化學(xué)工程領(lǐng)域著名期刊Chemical Engineering Journal（2017.https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.04.138）上。該研究工作得到了中科院“一三五”培育項(xiàng)目和吉林省科技發(fā)展計(jì)劃青年基金等項(xiàng)目的資助。
Xingjian Xu#, Zhenhao Zhai, Haiyan Li, Quanying Wang, Xuerong Han*, Hongwen Yu*. Synergetic effect of bio-photocatalytic hybrid system: g-C3N4 and Acinetobacter sp. JLS1 for enhanced degradation of C16 alkane. Chemical Engineering Journal, 2017, DOI:10.1016/j.cej.2017.04.138.
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