【科研进展】生态所耕地质量调控团队在有机污染物降解与抗性基因风险控制领域取得进展
近日，我院生态环境保护研究所耕地质量调控团队在有机污染物降解及抗性基因风险控制方面取得两项重要进展，相关成果分别发表在国际学术期刊Chemical Engineering Journal（1区TOP，IF=13.3）和Journal of Water Process Engineering（2区TOP，IF=6.7）上。
第一项研究聚焦于污泥高温堆肥过程中PET微塑料对抗性基因传播的影响及干预策略。微塑料已成为全球关注的新兴环境污染物，其表面形成的“塑料际”被证实是抗生素抗性基因和病原菌的“热点”储库，但PET微塑料在堆肥中对抗性基因动态的影响及干预策略尚不清楚。针对上述问题，研究团队在220 L规模堆肥系统中，系统评估了PET水解酶对PET微塑料降解、微生物群落及抗性基因的影响。结果表明，与对照相比，添加PET微塑料的处理在第50天时，抗性基因和整合酶基因intI1的丰度分别升高了262.3%和747.0%。更为关键的是，微塑料圈中的抗性基因丰度最高可达堆肥样品的32倍，其中tetG和ermF基因富集尤为显著。通过抗性菌株筛选，团队成功分离出携带tetG基因的潜在病原菌Psychrobacter griseus。进一步研究发现，添加PET水解酶WCCG后，第50天时堆肥中抗性基因丰度降低了38.93%，微塑料圈中抗性基因丰度降低了26.99%。结构方程模型分析表明，PET水解酶重塑了微塑料圈中tetG的富集路径，削弱了Psychrobacter对该抗性基因的正向驱动作用。该研究首次在工程尺度上证明，酶促PET降解可同时实现微塑料削减与抗性基因风险控制，为污泥堆肥系统中微塑料污染与抗生素抗性传播的协同治理提供了新思路。
第二项研究针对水体中四环素类抗生素污染严重、传统光芬顿技术光生载流子复合快及Fe²⁺/Fe³⁺循环效率低等瓶颈问题，团队通过分步水热法成功构建了一种由一维FeWO₄纳米棒与富氧空位三维In₂O₃微花复合而成的Z型异质结光芬顿催化剂（FeWO₄@In₂O₃）。研究发现，该催化剂界面形成的In-O₄-In-O-Fe“电子桥”键显著促进了光生电荷的迁移与分离，In₂O₃中丰富的氧空位有效捕获光生电子，抑制了电子-空穴对的复合。实验表明，优化后的FeWO₄@In₂O₃-0.5催化剂在可见光照射下50分钟内可完全降解四环素，降解率达100%，远高于纯FeWO₄（64.1%）和纯In₂O₃（57.3%），其表观降解速率常数分别是二者的3.6倍和4.4倍。自由基捕获实验与电子自旋共振谱证实，超氧自由基（·O₂⁻）是主要活性物种。该催化剂在不同pH条件及共存阴离子干扰下仍保持优异稳定性，并对诺氟沙星、环丙沙星等多种污染物均表现出广谱降解能力，为水体抗生素污染的高效绿色治理提供了新策略。
我院生态环境保护研究所李肖肖助理研究员为上述两篇论文的共同第一作者，张月副研究员、宋科研究员分别为共同一作，上海交通大学惠楠研究员、刘欣欣副研究员、河海大学陈浮教授等为通讯作者。本研究得到国家重点研发计划、上海市农业科技创新等项目资助。