微生物与生物电化学系统降解全氟和多氟烷基物质(PFAS)的研究进展与挑战

为解决全氟和多氟烷基物质(PFAS)的环境持久性与健康风险问题，研究人员系统综述了微生物(如Pseudomonas和Acidimicrobium)与生物电化学系统(BESs，含MFCs/MECs)的降解机制，揭示了脱卤酶和加氧酶的关键作用，并提出通过基因工程和工艺优化提升降解效率。该研究为PFAS污染治理提供了创新性生物技术方案。

　　

全氟和多氟烷基物质(PFAS)因其碳-氟键(C-F)的超强稳定性成为环境中的"顽固分子"，传统方法难以有效降解。最新研究发现，特定微生物如假单胞菌(Pseudomonas)和嗜酸微菌(Acidimicrobium)能通过脱卤酶(dehalogenases)和加氧酶(oxygenases)在好氧/厌氧条件下瓦解PFAS分子结构。更酷的是，科学家们将微生物"小工人"与电化学技术结合，开发出微生物燃料电池(MFCs)和微生物电解池(MECs)等生物电化学系统(BESs)，像给微生物装上"电子加速器"般提升降解效率。人工湿地-MFCs复合系统还意外发现电极吸附和植物吸收的双重净化效果。不过挑战依然存在：PFAS的"毒性格"会抑制微生物活性，复杂环境中的干扰因素像"迷宫"阻碍降解进程，且目前技术尚未实现完全矿化。未来需要基因工程改造"超级菌株"，优化BESs的"电路设计"，并联合高级氧化工艺(AOPs)组成"降解联盟"。调控pH值、温度和腐殖质等环境参数就像为微生物创造"舒适工作间"，而开发实时监测技术和解决规模化应用难题将是突破方向。这些生物技术创新有望为地球摘除PFAS污染这颗"定时炸弹"。