东北地理所在生物-光催化剂耦联修复石油污染研究方面取得新进展

石油污染是当今世界亟待解决的环境污染问题之一，东北地理所环境修复材料与技术学科组于洪文、徐兴健等研究人员，针对石油污染修复研究的理论与技术需求，利用从吉林油田污染土壤中筛选出的石油烃降解菌Acinetobacter sp. JLS1和环境友好型光催化剂g-C3N4，成功构建了用于石油烃高效降解的生物-光催化耦联修复系统（Bio-photocatalytic hybrid system），研究并明确了该系统对石油烃组分中正十六烷（C16alkane）的降解性能及相关机制。

研究表明：在可见光条件下，生物-光催化耦联修复系统可在4 h内降解78.2%的浓度为0.25% (v/v)的C16alkane,降解性能远高于单独的生物催化（38.3%）和光催化（26.8%），说明Acinetobacter sp. JLS1和g-C3N4在可见光条件下具有协同降解C16alkane的能力。同时，本研究进一步从代谢、细胞和分子水平，阐明了该系统协同降解C16alkane的机理：（1）长直碳链烷烃C16alkane，通过g-C3N4的光催化降解作用断裂为短碳链的直链烷烃，易于Acinetobacter sp. JLS1吸收和利用，也导致细菌细胞内的烷烃代谢产物类型更为丰富；（2）g-C3N4在可见光作用下产生的活性氧自由基（ROS）造成细菌细胞表面出现明显的孔洞和破损，增加了细胞膜的渗透性，提高了细菌对C16alkane的摄入效率；（3）可见光条件下，g-C3N4的存在显著提高了菌株JLS1细胞内alkB基因的转录表达水平。同时，研究中发现，尽管生物-光催化耦联修复系统对C16alkane有较高的降解效率，但是该系统中的菌株JLS1的菌体生长量并未显著增加，说明g-C3N4光催化作用对细菌产生的持续性攻击延缓了细菌细胞的自我修复过程。该生物-光催化耦联修复系统的建立不仅为石油烃污染修复研究领域提供了崭新的技术理论，也将为农药、激素等环境中有机污染物的净化研究提供新思路。

相关研究成果在线发表在国际化学工程领域著名期刊Chemical Engineering Journal（2017.https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.04.138）上。该研究工作得到了中科院“一三五”培育项目、中科院“百人计划”和吉林省科技发展计划青年基金等项目的资助。

论文信息：

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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