一种具有双重功能的CdS量子点/Ag@AgTaO?异质结，用于持续修复硝基芳香族化合物污染的水体

《Journal of Environmental Chemical Engineering》：A dual-functional CdS QDs/Ag@AgTaO 3 heterojunction for continuous remediation of nitroaromatic contaminated water

多环芳烃降解能力分析显示微藻Selenastrum capricornutum的内源和外源提取物可有效去除BaP、BaA、BbF、BkF等污染物，其降解效率与代谢产物（如4,5-dBaP、8,9-dBkF等）形成直接关联，且混合体系下降解率略有下降但差异显著。

　　研究团队Manuel Méndez García和Martha Patricia García de Llasera来自墨西哥国立自治大学（UNAM）化学系的分析化学部门。他们的研究重点在于评估一种微藻——Selenastrum capricornutum在接触苯并(a)芘（BaP）后，其细胞内和细胞外提取物（IE和EE）对多环芳烃（PAHs）的降解能力。这些提取物含有能够降解BaP的酶，研究团队进一步测试了它们对其他几种PAHs的降解效果，包括苯并(a)蒽（BaA）、苯并(k)荧蒽（BkF）和苯并(b)荧蒽（BbF），每种PAH的浓度为266 μg/L。

研究方法采用固相萃取（SPE）提取PAHs及其代谢产物，并通过高效液相色谱（HPLC）结合紫外（UV）和荧光检测（FD）进行分析。这些分析方法在不同浓度范围内进行了验证，其中PAHs的检测范围为63-1000 μg/L，代谢产物的检测范围为10-100 μg/L。实验结果显示出良好的线性关系（R² ≥ 0.985），平均回收率在81%-90%之间，检测限则在0.21-62.6 μg/L之间。这表明所采用的分析技术具有较高的准确性和灵敏度，能够有效检测PAHs及其代谢产物的变化。

在单独测试PAHs的降解过程中，IE和EE表现出高效的降解能力。例如，BkF的降解率分别为60%和45%，BbF分别为40%和24%，BaA分别为52%和16%。这些结果通过代谢产物的形成得到了验证，如4,5-二氢二醇型的4,5-dBaP，8,9-二氢二醇型的8,9-dBkF，9,10-二氢二醇型的9,10-dBbF，以及5,6-二氢二醇型的5,6-dBaA。这些代谢产物的形成进一步证明了IE和EE中PAH降解酶的有效性。

在PAHs混合物的降解过程中，IE和EE也显示出一定的降解能力，但与单独测试相比略有下降。研究还发现，不同提取物之间存在显著差异（p < 0.05），其中BkF的降解率最高（45.3%），而BaA的降解率最低（16.5%-21.1%）。这些结果表明，BaP降解酶对四至五环的PAHs具有较高的降解效率，同时也显示出在处理混合物时，IE和EE的降解能力有所不同。例如，9,10-dBbF和5,6-dBaA的含量在IE中高于EE，而8,9-dBkF的含量在EE中最高。

这些发现为S. capricornutum在PAHs生物降解方面提供了新的证据，并表明其可能具有共同的代谢途径。此外，这些结果也为开发基于微藻提取物的生态修复方法提供了理论支持。微藻因其高效的生物降解能力，已被认为是处理高分子量PAHs的潜在工具。特别是S. capricornutum，已被证实能够高效降解BaP，这使其成为研究其他PAHs降解机制的模型生物。

研究团队还指出，S. capricornutum能够将高分子量PAHs降解为二氢二醇型或单羟基化代谢产物，这一过程涉及单加氧酶和双加氧酶。通过分析不同培养成分（如液体培养基、生物量和细胞裂解物）的降解效果，研究团队进一步证明了S. capricornutum在处理多种PAHs时的广泛适用性。这些结果不仅展示了微藻在环境修复中的潜力，还揭示了其在处理不同结构和浓度的PAHs时的适应能力。

为了更深入地研究IE和EE的降解能力，研究团队采用SPE-HPLC-UV/FD技术对这些提取物的降解效率进行了评估。这一方法能够准确检测PAHs及其代谢产物的含量变化，为后续的环境修复应用提供了可靠的数据支持。研究还强调，IE和EE的制备过程是关键因素之一，因为它们是从仅接触BaP的培养物中提取的，这可能影响其降解其他PAHs的能力。

值得注意的是，尽管已有研究表明S. capricornutum能够高效降解多种PAHs，但针对其提取物在处理其他高分子量PAHs时的效果研究仍较为有限。因此，本研究的创新之处在于利用IE和EE来评估其对BkF、BbF和BaA的降解能力，特别是这些PAHs在混合条件下的处理效果。这一研究不仅拓展了微藻在环境修复中的应用范围，还为开发基于酶的生物修复策略提供了新的思路。

研究团队还指出，由于PAHs具有高度的疏水性和稳定性，它们在环境中容易积累，并可能对生态系统和人类健康造成长期影响。因此，探索有效的生物降解方法对于减少PAHs污染具有重要意义。微藻作为一种天然的生物降解剂，其提取物能够提供高效的降解酶，这在环境修复过程中具有独特的优势。此外，微藻的生长条件较为温和，适合在多种环境中应用，这使得它们成为处理不同污染物的理想选择。

研究还提到，BaP作为一种典型的高分子量PAHs，已被广泛研究，并被美国环境保护署（US EPA）列为优先污染物。同时，BaP也被视为评估其他高分子量PAHs降解能力的模型化合物。因此，研究团队认为，利用BaP激活S. capricornutum培养物中的降解酶，可能有助于提高其对其他PAHs的降解效率。这一方法的可行性已在多个实验中得到验证，并显示出良好的应用前景。

此外，研究团队还强调了环境修复技术的重要性，特别是基于微藻提取物的修复策略。这些策略能够减少对活体生物的依赖，避免生态系统的潜在干扰，同时还能提高修复效率。因此，未来的研究应进一步探索微藻提取物在不同环境条件下的适用性，并评估其在处理多种污染物时的协同效应。通过这些研究，可以更好地理解微藻在环境修复中的潜力，并为开发更高效的生物修复方法提供科学依据。

研究还指出，由于PAHs的结构复杂，其降解过程可能涉及多个酶系统和代谢途径。因此，深入研究这些酶的作用机制对于优化生物修复策略至关重要。通过分析IE和EE中的代谢产物，研究团队能够更全面地了解PAHs的降解路径，并为后续的环境修复研究提供理论支持。此外，研究还提到，微藻提取物的稳定性可能影响其在实际环境中的应用效果，因此需要进一步研究其在不同环境条件下的保存和使用方法。

综上所述，本研究通过评估S. capricornutum细胞内和细胞外提取物对多种PAHs的降解能力，为开发基于微藻的生物修复方法提供了新的思路。研究结果表明，这些提取物能够有效降解四至五环的PAHs，并在处理混合物时表现出一定的协同效应。这些发现不仅有助于理解微藻在环境修复中的作用机制，还为未来的生态修复研究提供了重要的参考。通过进一步优化提取和分析方法，可以提高生物修复的效率，并为解决PAHs污染问题提供更有效的解决方案。