微生物与生化技术杂志

抽象的

环境污染物的生物电化学和常规生物修复

约翰·M·皮肖塔 (John M Pisciotta) 和小詹姆斯·J·多尔恰莫尔 (James J Dolceamore Jr)

化学污染物会对人类和环境健康产生不利影响。在沉积物中，多环芳烃 (PAH)、重金属和杀虫剂等污染物有可能对易感生物产生一系列毒性作用。某些化学物质，包括二氯二苯三氯乙烷 (DDT)、各种药物和内分泌干扰剂（例如壬基酚）在沉积物中难以清除，使清除工作变得复杂。二恶英等物质会在人类食用的植物和动物组织中生物累积。传统的生物修复采用外加或自生生物来分解或固定此类环境污染物，使其危害性降低。细菌、真菌和光养生物可用作廉价的自我复制催化剂，以代谢或以其他方式中和污染物。细菌特别有用，因为代谢灵活的代表（包括各种放线菌种）会形成孢子，对多种污染物具有抗性，并在各种环境条件下存活。不幸的是，传统的生物修复存在某些缺点，例如难以进行地下过程监测。这些缺点可以通过使用微生物生物电化学系统 (BES) 来克服。最近的研究表明，诸如沉积物微生物燃料电池 (sMFC) 之类的 BES 可以加速生物修复的速度，同时将污染物代谢直接与可再生生物电的产生结合起来。BES 还可以作为敏感的污染物生物传感器，通过现有的无线网络进行远程进度监控，从而促进生物修复优化。在这里，我们回顾了针对常见污染物的传统和生物电化学介导的生物修复技术的最新进展，重点关注沉积物的难处理有机污染物。重点介绍了与 BES 微生物技术相关的新问题、机遇和缺点。使用 BES 修复化学性质多样的污染物已被证明是有效的；然而，仍然需要克服 BES 过程启动时间、扩大规模和设计、远程监控以及 BES 电极和催化剂成本方面的限制。