电化学红外光谱解析五氯酚的阴极微生物还原脱氯机制

• 作者: 余震 刘敏茹 唐家桓 文萍 汤佳 蔡茜茜
• 来源期刊: 中国科学（技术科学）
• 关键词: 阴极生物膜 五氯酚 还原脱氯 电化学红外光谱 电子传递
• 年，卷（期）: 2019,（12）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 1483-1494
• 页数: 12页
• 语种: 中文
• DOI: 10.1360/SST-2019-0064

摘要

通过构建基于恒电位(0,-200,-500,-800 mV vs.SCE)的生物电化学系统,考查了污染土壤五氯酚(pentachlorophenol,PCP)脱氯效率、阴极生物膜的电子吸收能力以及电活性物质种类;借助原位电化学红外光谱和二维相关光谱手段解析了参与PCP阴极还原脱氯的氧化还原活性基团及可能的电子传递途径;通过16S rRNA基因测序技术分析了微生物群落结构对不同恒电位的响应变化.结果表明:(1)-500 mV电位刺激下的PCP微生物还原脱氯效率分别是0和-200 mV电位下的5倍以及-800 mV的1.8倍,最高生物电流(约45 μA)也高于其他电位处理(0～35 μA),说明-500 mV电位刺激下的阴极生物膜电子吸收能力和PCP还原脱氯效率明显优于其他电位处理;(2)-500 mV电位下的CV曲线中氧化还原峰位于-250和-450 mV(vs.SCE),该物质可能是参与PCP还原脱氯的主要电化学活性物质;(3)-200,-500和-800 mV电位下形成的电活性生物膜参与PCP还原脱氯,对阴极电子传递响应最迅速的主要氧化还原活性成分分别是氨基Ⅲ、细胞色素和腐殖酸,-500 mV电位下细胞色素可能介导了更高效的电子传递,从而导致PCP的微生物还原脱氯效率明显优于其他电位处理;(4)不同电位下微生物群落结构差异显著,-500 mV电位下的优势微生物为丛毛单胞菌(Comamonadaceae),可能是驱动PCP阴极还原脱氯的重要功能微生物.该研究初步解析了参与PCP阴极还原脱氯的优势微生物及重要氧化还原活性成分,为PCP的高效降解及污染环境的治理提供了理论支撑.