综述:多环芳烃与重金属的协同生物修复:综述

《REVIEWS IN ENVIRONMENTAL SCIENCE AND BIO-TECHNOLOGY》:Synergistic bioremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons and heavy metals: A comprehensive review

【字体: 时间:2026年01月13日 来源:REVIEWS IN ENVIRONMENTAL SCIENCE AND BIO-TECHNOLOGY 10.6

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  PAHs和HMs共污挑战微生物修复机制及技术创新研究。摘要:蓝色生态系统中PAHs和HMs污染加剧,微生物修复面临共存挑战。低浓度HMs可诱导微生物适应性增强,如生物膜形成和EPS合成。综述整合动力学模型、分子机制及创新技术(CRISPR编辑、电生物修复、AI监控),提出藻菌共生和生物膜系统优化方案,提升污染治理效率并助力可持续发展目标。

  

摘要

由于海上交通增加、工业废水排放以及其他人为活动,多环芳烃(PAHs)和重金属(HMs)已成为蓝色生态系统中的主要有机和无机污染物。在过去二十年里,微生物修复技术作为一种可持续策略被用于减轻PAHs和HMs的危害。然而,PAHs与HMs的共存给微生物降解带来了相当大的挑战,因为HMs可能会干扰PAHs降解的酶促途径。有趣的是,某些HMs的亚抑制浓度可能会诱导微生物产生适应性反应,包括增强生物膜的形成、产生胞外聚合物以及激活应激响应机制。本综述重点介绍了针对PAHs-HMs共污染问题的微生物生物修复策略的最新进展。先进的动力学模型和分子生物学研究揭示了这些复杂的相互作用,强调了优化微生物修复策略的必要性。诸如基于CRISPR-Cas的基因编辑等创新方法被用于提高微生物的抗性和代谢效率。此外,藻类-微生物联合体及基于生物膜的系统在海洋环境中展现出协同作用潜力。新兴工具如电生物修复、宏基因组学和人工智能(AI)驱动的监测系统有助于更深入地了解原位微生物功能,并实现修复过程的实时优化。这些综合策略不仅提高了污染物去除效率,还符合可持续和可扩展的水污染管理实践。环境微生物学、合成生物学和数字技术的融合为应对复杂的污染物混合物提供了变革性的框架,支持全球可持续发展目标(SDG 6:清洁水和卫生设施)。

图形摘要

由于海上交通增加、工业废水排放以及其他人为活动,多环芳烃(PAHs)和重金属(HMs)已成为蓝色生态系统中的主要有机和无机污染物。在过去二十年里,微生物修复技术作为一种可持续策略被用于减轻PAHs和HMs的危害。然而,PAHs与HMs的共存给微生物降解带来了相当大的挑战,因为HMs可能会干扰PAHs降解的酶促途径。有趣的是,某些HMs的亚抑制浓度可能会诱导微生物产生适应性反应,包括增强生物膜的形成、产生胞外聚合物以及激活应激响应机制。本综述重点介绍了针对PAHs-HMs共污染问题的微生物生物修复策略的最新进展。先进的动力学模型和分子生物学研究揭示了这些复杂的相互作用,强调了优化微生物修复策略的必要性。诸如基于CRISPR-Cas的基因编辑等创新方法被用于提高微生物的抗性和代谢效率。此外,藻类-微生物联合体及基于生物膜的系统在海洋环境中展现出协同作用潜力。新兴工具如电生物修复、宏基因组学和人工智能(AI)驱动的监测系统有助于更深入地了解原位微生物功能,并实现修复过程的实时优化。这些综合策略不仅提高了污染物去除效率,还符合可持续和可扩展的水污染管理实践。环境微生物学、合成生物学和数字技术的融合为应对复杂的污染物混合物提供了变革性的框架,支持全球可持续发展目标(SDG 6:清洁水和卫生设施)。

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