近日,清华大学环境学院黄霞教授团队在环境领域知名期刊Water Research上发表了题为“Neglected role of iron redox cycle in direct interspecies electron transfer in anaerobicmethanogenesis:Inspired from biogeochemical proces...近日,清华大学环境学院黄霞教授团队在环境领域知名期刊Water Research上发表了题为“Neglected role of iron redox cycle in direct interspecies electron transfer in anaerobicmethanogenesis:Inspired from biogeochemical processes”的研究论文。厌氧消化是实现绿色低碳废水处理的重要技术选项,互营微生物之间的种间电子传递是影响厌氧消化处理效率和运行稳定性的关键环节。外源投加半导电铁氧化物可显著强化厌氧产甲烷种间电子传递,但关于该复杂多相体系中物化-生化耦合作用机制的认知存在局限。展开更多
厌氧消化是将生物质废弃物进行资源化利用的有效途径之一。然而,复杂的原料性质以及反应器高负荷的运行条件会使厌氧消化过程产生多种抑制效应,易导致反应器运行不稳定,产气效率低等问题。因此,提升厌氧消化反应器运行性能、减缓抑制效...厌氧消化是将生物质废弃物进行资源化利用的有效途径之一。然而,复杂的原料性质以及反应器高负荷的运行条件会使厌氧消化过程产生多种抑制效应,易导致反应器运行不稳定,产气效率低等问题。因此,提升厌氧消化反应器运行性能、减缓抑制效应成为当前的研究热点。区别于以氢气和甲酸为媒介的间接种间电子传递(Mediated Interspecies Electron Transfer,MIET)过程,微生物间的直接种间电子传递(Direct Interspecies Electron Transfer,DIET)能够在菌群间直接进行电子转移,传递效率更高。DIET的建立有助于强化厌氧反应的稳定性,提高反应效率,减缓抑制效应。基于此,该文总结了DIET的研究进展,分析了主要的种间电子传递机制,探讨了DIET对不同类型抑制效应的缓解作用,归纳了DIET潜在微生物的富集效果;在此基础上展望了DIET在减缓厌氧消化抑制效应方面的重点研究方向和应用前景。展开更多
微生物种间电子传递(Interspecies electron transfer,IET)是指电子供体微生物与电子受体微生物之间通过直接或间接方式传递电子形成互营生长关系,从而共同完成单一微生物不能完成的代谢过程的现象。IET分为间接种间电子传递(MediatedIE...微生物种间电子传递(Interspecies electron transfer,IET)是指电子供体微生物与电子受体微生物之间通过直接或间接方式传递电子形成互营生长关系,从而共同完成单一微生物不能完成的代谢过程的现象。IET分为间接种间电子传递(MediatedIET,MIET)和直接种间电子传递(Direct IET,DIET)。其中,前者一般需要氢、甲酸、核黄素等作为电子载体,而后者是指微生物间通过纳米导线、氧化还原蛋白、导电颗粒等进行直接电子交换。DIET是最新发现的IET方式,DIET的发现改变了微生物互营代谢必须依赖氢/甲酸等能量载体的传统认识。本文在论述MIET的同时,重点阐述了DIET的三种介导机制,列举了参与IET的典型微生物种类,系统介绍了IET在厌氧消化产甲烷、甲烷厌氧氧化、微生物脱氯等重要环境过程中的作用机制及应用潜力,并展望了微生物种间电子传递的未来研究方向。本综述有助于加深对微生物IET发生机制的认识,为理解微生物IET在自然界碳氮等元素循环、温室气体排放、污染物降解等关键生物地球化学过程中的作用提供理论基础,为IET的实际工程应用提供可能。展开更多
文摘近日,清华大学环境学院黄霞教授团队在环境领域知名期刊Water Research上发表了题为“Neglected role of iron redox cycle in direct interspecies electron transfer in anaerobicmethanogenesis:Inspired from biogeochemical processes”的研究论文。厌氧消化是实现绿色低碳废水处理的重要技术选项,互营微生物之间的种间电子传递是影响厌氧消化处理效率和运行稳定性的关键环节。外源投加半导电铁氧化物可显著强化厌氧产甲烷种间电子传递,但关于该复杂多相体系中物化-生化耦合作用机制的认知存在局限。
文摘厌氧消化是将生物质废弃物进行资源化利用的有效途径之一。然而,复杂的原料性质以及反应器高负荷的运行条件会使厌氧消化过程产生多种抑制效应,易导致反应器运行不稳定,产气效率低等问题。因此,提升厌氧消化反应器运行性能、减缓抑制效应成为当前的研究热点。区别于以氢气和甲酸为媒介的间接种间电子传递(Mediated Interspecies Electron Transfer,MIET)过程,微生物间的直接种间电子传递(Direct Interspecies Electron Transfer,DIET)能够在菌群间直接进行电子转移,传递效率更高。DIET的建立有助于强化厌氧反应的稳定性,提高反应效率,减缓抑制效应。基于此,该文总结了DIET的研究进展,分析了主要的种间电子传递机制,探讨了DIET对不同类型抑制效应的缓解作用,归纳了DIET潜在微生物的富集效果;在此基础上展望了DIET在减缓厌氧消化抑制效应方面的重点研究方向和应用前景。
文摘微生物种间电子传递(Interspecies electron transfer,IET)是指电子供体微生物与电子受体微生物之间通过直接或间接方式传递电子形成互营生长关系,从而共同完成单一微生物不能完成的代谢过程的现象。IET分为间接种间电子传递(MediatedIET,MIET)和直接种间电子传递(Direct IET,DIET)。其中,前者一般需要氢、甲酸、核黄素等作为电子载体,而后者是指微生物间通过纳米导线、氧化还原蛋白、导电颗粒等进行直接电子交换。DIET是最新发现的IET方式,DIET的发现改变了微生物互营代谢必须依赖氢/甲酸等能量载体的传统认识。本文在论述MIET的同时,重点阐述了DIET的三种介导机制,列举了参与IET的典型微生物种类,系统介绍了IET在厌氧消化产甲烷、甲烷厌氧氧化、微生物脱氯等重要环境过程中的作用机制及应用潜力,并展望了微生物种间电子传递的未来研究方向。本综述有助于加深对微生物IET发生机制的认识,为理解微生物IET在自然界碳氮等元素循环、温室气体排放、污染物降解等关键生物地球化学过程中的作用提供理论基础,为IET的实际工程应用提供可能。
文摘厌氧产甲烷体系中细菌与产甲烷菌之间的电子传递,一直以来被认为是通过种间H2/甲酸转移来实现。然而,近年来研究发现某些电活性微生物与产甲烷菌之间存在可替代种间H2/甲酸转移以实现电子传递的种间直接电子传递(direct interspecies electron transfer,DIET)。通过DIET方式,产甲烷菌可从与其共生的微生物中直接获得的电子还原CO2产甲烷,该方式极大地提高产甲烷的效率和产甲烷的量。但是,目前对DIET方式耦合产甲烷还缺乏深入研究。文章对DIET方式耦合还原CO2产甲烷的研究现状进行了概述,重点分析了DIET方式耦合还原CO2产甲烷研究存在的问题,并讨论了其今后研究方向,以为DIET方式耦合还原CO2产甲烷研究提供参考。
