洞察生物炭支持的二氧化合作的电活性微生物对高盐耐受性的分子机制

科学领域:

• 环境科学 环境科学
• 微生物学 微生物学
• 材料科学 材料科学 材料科学

背景情况:

• 电活性微生物对于处理高盐度有机废水是有效的.
• 高度的盐对这些微生物造成重大压力,降低了它们的代谢活动和处理效率.
• 制定提高盐水环境中的微生物弹性战略对于有效的废水处理至关重要.

研究的目的:

• 准备生物炭支持的纳米二氧化 (BC-CeO2) 催化剂,以加强高盐环境中的电活性微生物.
• 评估BC-CeO2对微生物在高盐度下生物电化学和代谢活动的影响.
• 研究BC-CeO2在盐水条件下增强微生物耐受性和功能的机制.

主要方法:

• 生物炭支持的纳米二氧化 (BC-CeO2) 催化剂的制备.
• 在含有或不含BC-CeO2.2.的高盐度 (600mM NaCl) 介质中培养电活性微生物.
• 微生物燃料电池 (MFC) 性能的测量,包括功率密度和norfloxacin (NOR) 降解效率.
• 分析微生物抗氧化酶活动 (超氧化脱酶,催化酶) 和基因表达 (转基因组学).
• 对Na+/K+-ATPase活性进行评估,以了解细胞透性调节.

主要成果:

• 在高盐环境中,BC-CeO2显著改善了微生物的生物电化学和代谢活性.
• 使用BC-CeO2的微生物燃料电池 (MFC) 实现了343.21mW/m2的最大功率密度和64.8%的NOR降解效率,是对照组的1.7倍.
• BC-CeO2通过增加超氧化物脱酶 (SOD) 和酶 (CAT) 活动来增强微生物抗氧化特性,有效地清除反应性氧物种.
• 甲基因组分析揭示了氨基酸生物合成和微生物代谢途径的丰富,以及盐耐受性基因 (例如,Na + / H + 反载体,K + 载体).

结论:

• BC-CeO2是一种有效的策略,用于提高电活性微生物在高盐度废水处理中的性能.
• 催化剂通过增强抗氧化防御和促进盐耐受性基因的表达来提高微生物对盐应激的抵抗力.
• 这种方法为高度有机废水的高效生物修复提供了一个有希望的解决方案.