當畜禽糞肥中的四環(huán)素污染成為農(nóng)田生態(tài)潛在隱患，一群經(jīng)過定向馴化的微生物菌群正成為破解難題的“生態(tài)衛(wèi)士”。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護科研監(jiān)測所農(nóng)田有機污染生物消減創(chuàng)新團隊的最新研究發(fā)現(xiàn)，通過強化菌群種間電子傳遞，可將四環(huán)素降解效率提升至92%，為抗生素污染的綠色修復提供了新技術(shù)路徑。相關(guān)成果近日發(fā)表于國際期刊《危險材料學報》。
在我國畜禽養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?；l(fā)展背景下，四環(huán)素類抗生素因抗菌譜廣、成本低廉被廣泛使用。然而，當含有抗生素的畜禽糞肥施入農(nóng)田，殘留的四環(huán)素不僅會抑制土壤微生物活性，還可能通過食物鏈富集，威脅生態(tài)安全與人體健康?！皞鹘y(tǒng)處理方法面臨效率低、成本高、易產(chǎn)生二次污染等難題，而微生物電化學技術(shù)因高效、綠色的特性，成為國際前沿研究方向?！钡珗F隊首席科學家、研究員李曉晶說，“如何強化系統(tǒng)中微生物的協(xié)同作用，一直是制約技術(shù)落地的關(guān)鍵瓶頸。”
為攻克這一難題，團隊以從污染農(nóng)田中篩選的厭氧菌群為材料，歷經(jīng)180天定向馴化，構(gòu)建了具有高效電子傳遞能力的微生物群落。實驗表明，在初始四環(huán)素濃度5毫克/升的條件下，強化定向電子傳遞的微生物電化學系統(tǒng)可使四環(huán)素降解率達到 92%，較未優(yōu)化的對照組提升2.7倍。
“這相當于給菌群搭建了一條‘電子高速公路’?！闭撐耐ㄓ嵶髡摺F隊副研究員葉會科解釋，經(jīng)定向馴化后，佩特里單胞菌、擬桿菌、鞘氨醇桿菌等優(yōu)勢菌種形成了緊密的電子傳遞網(wǎng)絡(luò)。其中，過氧化氫酶活性被顯著激活，最高達對照組的4倍，這種酶與四環(huán)素分子具有極強的親和力，能像“剪刀”一樣精準切斷四環(huán)素的分子結(jié)構(gòu)，加速其分解。
顯微鏡觀察顯示，馴化后的菌群形成了獨特的三維聚集體，菌膠團表面分布著大量納米級導電菌毛，如同“生物電線”般高效傳導電子。這種結(jié)構(gòu)優(yōu)化使電子傳遞效率提升 300%，為四環(huán)素降解提供了強大的能量支持。
