四环素作为一种广泛使用的抗生素，在医疗和畜牧业中应用广泛，但其过度使用导致了严重的环境污染问题。单一功能微生物存在对四环素降解速度慢、效率低、难分离等问题。因此，该研究通过微生物筛选和固定化，成功开发出一种微生物与微藻联合的新污染物净化技术。

图1.苝二酰亚胺纳米材料固定微生物小球联合微藻培养的流程示意图

研究团队从污染土壤中筛选出一株具有高效四环素降解能力的粪产碱菌，并将其苝二酰亚胺纳米材料固定成小球。通过优化固定化条件和微藻的培养发现，固定化技术能够有效聚集游离的微生物，并为其提供充足的附着点，改善污染物净化性能。

图2. 粪产碱菌小球(a)及其与纳米材料的固定化小球(b)，苝二酰亚胺纳米材料(c)；菌株的PCR扩增结果(d)和菌株R1的系统发育树（e）

研究结果表明，固定化粪产碱菌与微藻的协同作用显著缩短了四环素降解时间并提高了降解效率，其对医疗、养殖尾水中四环素的去除率可达99.0%，TOC去除率>79.0%。此外，通过降解中间产物的分析，揭示了四环素通过脱甲基化、脱水和开环反应等矿化途径机制，为新污染物的治理提供了一种创新的生物净化策略。

图3.四环素降解和动力学速率常数(a, b)；不同pH对四环素形态及降解影响(c-f)；不同温度对四环素降解影响(g-h)

此研究得到了湖南省重点研发计划（2023NK2029，2024AQ2006，2024JK2159）和湖南省郴州国家自主创新示范区建设专项项目（2022sfq41）的资助。

图4. 固定化微生物与微藻联合降解四环素的机理示意图

我院吴志斌教授、杨远副教授以及湖南省农业科学院赖灯妮副研究员为共同通讯作者，硕士研究生王晋力为第一作者。合作者包括来自湖南师范大学彭馨副教授以及我校秦普丰教授、罗琳教授、杨洋副教授、孙海波博士生、李雪滢博士生、陈向南硕士生、陆强硕士生。

作者简介

通讯作者：吴志斌，教授/博士生导师，湖南农业大学生态学系教工党支部书记兼系副主任，湖南省优秀博士后创新人才，2020年—2024年度连续入选“全球前2%顶尖科学家”（World’s Top 2% Scientists）年度影响力榜单，长期从事生态环境功能材料设计合成及其在污染物检测与治理应用方面的研究，主持和参与国家自然科学基金、湖南省自然科学基金、湖南省重点研发计划、湖南省科技创新平台与人才计划等项目（课题）10余项，在Appl Catal B: Environ，Water Res，Environ Sci Technol，Chem Eng J，J Hazard Mater等国际权威期刊发表 SCI论文100余篇，H指数57，授权国家发明专利40余项。

通讯作者：杨远，副教授，湖南省重点研发计划首席科学家，毕业于中南大学化学化工学院分析化学专业，2017年入湖南农业大学资源与环境学院工作。主要从事新污染物快速检测技术研发及其环境效应研究。主持国家自然科学基金项目、湖南省重点研发计划、中国博士后基金、湖南省自然科学基金等项目、湖南省教育厅重点项目等，先后在Environ Sci Technol、Anal Chem、Talanta、J Hazard Mater、Sci Total Environ、分析化学等杂志发表研究论文20余篇，2021年起担任《中国无机分析化学》（中文核心期刊）青年编委，担任ACS Nano、Anal Chem、J Hazard Mater等多个期刊审稿人，担任湖南省环境检测行业协会副会长。

通讯作者：赖灯妮，湖南省农业科学院农产品加工研究所副研究员，湖南农业大学硕士生导师，湖南食品科技学会理事。主要从事农产品加工及营养与质量安全研究，先后主持国家、部省和院级科技项目10余项，以第一完成人申报国家发明专利6项目，授权1项，实用新型专利1项，第一或通讯作者发表论文20余篇，参编著作1部，获农业农村部农产品质量安全与营养健康科普作品一等奖（排名第1）、湖南省科普作品二等奖（排名第1）、湖南省农科院科技兴农一等奖（排名第6）等科技奖励。

第一作者：王晋力，硕士研究生，主要研究方向为生态环境功能微生物的筛选及其治理新污染物的应用，以第一作者在J Environ Chem Eng发表SCI论文1篇。