综述:废物生物转化过程中全氟和多氟烷基物质(PFAS)的微生物降解研究:影响因素及缓解措施

【字体: 时间:2025年05月09日 来源:Environmental Research 7.7

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  这篇综述系统总结了全氟和多氟烷基物质(PFAS)在废物生物转化(如堆肥、厌氧消化)中的微生物降解机制,指出微生物通过吸附和生物降解两条途径去除PFAS,并强调PFAS类型、共存污染物及营养条件为关键影响因素。提出原位富集降解菌群、添加吸附材料(如生物炭)、施加电压及群体感应信号分子等联合策略可提升降解效率,为环境友好型PFAS治理提供新思路。

  

微生物降解PFAS的机制与挑战

全氟和多氟烷基物质(PFAS)因其稳定的C-F键被称为"永久化学品",在废物生物转化过程中持续积累。微生物通过吸附(如疏水作用、静电吸附)和生物降解(如C-F键断裂)两条途径去除PFAS,其中假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa HJ4)对PFOS的降解率可达68%。然而,PFAS的毒性会导致细胞膜损伤和DNA突变,其降解中间产物(如短链PFAS)的环境风险仍需警惕。

关键影响因素解析

  1. PFAS结构特性:长链PFAS(如PFOS、PFOA)比短链更易被生物吸附,但降解难度更高;
  2. 共存污染物:抗生素和微塑料可能通过竞争吸附抑制微生物活性;
  3. 环境基质:垃圾渗滤液中的高盐分和有机质会改变微生物群落结构。

协同强化降解策略

  • 材料增效:铁基生物炭可将厌氧氨氧化系统中的PFOA降解率提升至29.2%;
  • 电化学刺激:施加电压促进电子传递,加速C-F键断裂;
  • 群体感应调控:信号分子AHLs可激活降解菌的基因簇表达。

未来研究方向

利用同位素示踪技术解析PFAS代谢通路成为重点,而开发低成本、无二次污染的复合生物处理技术将是实现废物资源化的关键突破。

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