海藻酸钠/壳聚糖/氧化石墨烯凝胶珠固定化假单胞菌YH-1强化芘-铬共污染去除：机制、转录组学解析与环境应用

本研究针对多环芳烃（PAHs）与重金属（Cr(VI)）共污染体系修复效率低的难题，通过海藻酸钠（SA）、壳聚糖（CS）和氧化石墨烯（GO）复合载体固定化双功能菌株Pseudomonas YH-1，开发了SCG/YH-1凝胶珠。结果表明，该体系对芘（PYR）和Cr(VI)的去除率分别达76.18%和98.72%，显著高于游离菌株，并通过吸附-降解-还原协同机制降低毒性，为PAHs-HMs共污染修复提供了高效解决方案。

　　

随着工业化进程加速，多环芳烃（PAHs）和重金属（如六价铬Cr(VI)）的共污染问题日益严峻。这类污染物不仅难以降解，还会通过食物链威胁人类健康。传统微生物修复技术因环境适应性差、效率低而受限。如何开发高效、稳定的生物修复材料成为环境科学领域的重大挑战。

中国石油大学的研究团队在《Journal of Environmental Chemical Engineering》发表的研究中，创新性地将双功能菌株Pseudomonas YH-1固定于海藻酸钠（SA）、壳聚糖（CS）和氧化石墨烯（GO）复合凝胶载体中，构建了SCG/YH-1凝胶珠系统。通过扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和转录组学分析，揭示了该体系对芘（PYR）-Cr(VI)共污染的高效去除机制。

关键技术包括：1）采用交联法制备SA/CS/GO复合凝胶珠；2）通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）和X射线光电子能谱（XPS）分析代谢产物；3）结合CLSM（共聚焦激光扫描显微镜）观察菌体分布；4）基于KEGG通路注释解析转录组数据。

研究结果

1. 材料表征：SEM显示SCG/YH-1具有多孔结构，FTIR证实其富含羧基、羟基等活性基团，TG（热重分析）证明GO的加入使热稳定性提升至300℃。
2. 去除性能：在50 mg/L污染物浓度下，SCG/YH-1对PYR和Cr(VI)的去除率较游离菌株分别提高2.5倍和1.5倍，且适应pH 3-9的宽范围。
3. 毒性评估：GC-MS检测到4,5-二氢芘等低毒中间产物，XPS证实Cr(VI)被还原为低毒的Cr(III)。
4. 机制解析：转录组发现转运蛋白基因（如ABC transporters）、氧化还原酶基因（如cytochrome P450）显著上调，驱动污染物转化。

结论与意义
该研究通过材料-微生物协同作用，实现了PAHs-HMs共污染的高效同步去除。SCG/YH-1中GO增强了机械强度，CS/SA提供吸附位点，而YH-1通过上调代谢通路完成降解-还原过程。这一策略为复杂污染场地的修复提供了新思路，其载体设计理念可拓展至其他污染物体系。值得注意的是，研究首次揭示了固定化菌株在共污染压力下的基因响应网络，为合成生物学改造菌株提供了靶点依据。