Antibiotics that may induce superbug are degraded slowly and have a long half-life in environment; these contaminants produce a serious potential threat to eco-environment and human health. In this study, we use microbial electrochemistry techniques to efficiently remove three kinds of antibiotics i.e. tetracycline, quinolones and sulfanilamide, which are high content in the local environment of Fujian province. Three nano-materials modified electrodes coupled with biofilm are used to degrade these antibiotics, the interfacial mechanism of electron transfer and the main limiting factors of redox reactions are elucidated via the analysis of microenvironment parameters and membrane-bound redox-active proteins of microbes. The degradation pathway of antibiotics and toxic intermediate products are detected by LC-MS and HPLC-Q-TOF-MS. We will propose a strategy of efficient removal of antibiotics based on the coupling functions of nanomaterials modified electrodes and microorganisms, which provide scientific basis and technique guidance on the contamination control in water environment.
抗生素在环境中降解慢,半衰期长,会诱发产生超级病菌,严重威胁着生态环境和人类健康。本研究以福建地区环境中赋存浓度较高的四环素类、喹诺酮类和磺胺类为研究对象,将功能纳米材料铆定在电极表面,耦合微生物的代谢降解功能,从电子传递角度研究微生物电化学技术强化去除抗生素的界面反应机制;阐明该过程的电子转移途径以及氧化还原反应的主要限制因素,揭示界面微环境理化参数与外膜蛋白的功能,阐明抗生素以及有毒有害降解中间产物的高效转化与深度矿化机制;提出基于“电极-纳米材料-微生物”的耦合作用,实现污染物高效去除的调控策略,为实现水环境中抗生素类污染物的深度去除提供科学依据和技术指导。
抗生素在环境中降解慢,半衰期长,会诱发超级病菌的滋生,严重威胁着生态环境和人类健康。本项目基于微生物电化学系统对福建地区环境中赋存浓度较高的三类抗生素(四环素类、喹诺酮类和磺胺类)进行强化降解,从电子传递机制、抗生素与中间产物的去除、复合污染物去除三个层面进行了深入研究。揭示了环境压力(pH、温度)下NAD+作为电子穿梭体介导的微生物胞外电子传递途径;基于微生物电化学系统,成功实现了三种抗生素有效去除、有毒中间产物的深度降解,降低了生物膜上抗性基因的产生及水平转移的风险;阐明了较高盐度能够降低抗性基因产生的机制。综合以上研究结果我们基于“电极-纳米材料-微生物”的耦合作用,提出了抗生素类污染物高效去除的调控策略,为实现水环境中低浓度有毒污染物的有效去除提供了科学依据。
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数据更新时间:2023-05-31
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