杜冬云/叶恒朋教授课题组陈绍华副教授在《水研究》发表最新研究成果

8月10日，资源与环境学院杜冬云/叶恒朋教授课题组陈绍华副教授在Water Research（《水研究》）发表了题为Sludge-derived hydrothermal liquid accelerates Cr(Ⅵ) bioreduction by triggering an mtrC-to-mtrF electron transfer shift in Shewanella oneidensis MR-1的最新研究成果。2024级硕士研究生左相如为论文第一作者，陈绍华副教授为论文通讯作者，中南民族大学为成果第一单位。

水体中高毒性六价铬[Cr(Ⅵ)]的污染修复是当前备受关注的环境问题。利用电活性微生物（如奥奈达希瓦氏菌Shewanella oneidensisMR-1）进行生物还原是一种极具应用前景的绿色修复技术。然而，微生物胞外电子传递（EET）效率往往限制了Cr(Ⅵ)的还原速率。污泥水热处理产生的水热废液HTL₂₁₀含有大量溶解性有机物（DOM）与腐殖质组分，具备良好的氧化还原活性与电子穿梭能力。该研究创新性地将“固废资源化”与“重金属生物修复”相结合，探究HTL₂₁₀强化MR-1还原Cr(Ⅵ)的效应及其分子机制（图1），揭示了HTL₂₁₀介导下“溶解性有机物—细胞色素c蛋白—电子传递路径重塑—铬还原”的关键环境生化过程（图2）。

HTL₂₁₀强化Cr(Ⅵ)生物还原机制。资环学院供图

有/无HTL₂₁₀条件下MR-1的胞外电子传递与Cr(Ⅵ)还原路径对比。资环学院供图

研究表明：HTL210可显著加速Cr(Ⅵ)的生物还原，其核心机制在于触发了微生物胞外电子传递路径的“切换”：核心机制为诱导微生物胞外电子传递路径发生转换：①污泥水热过程促使大分子有机物发生结构与化学转化，释放大量高电子传递活性DOM；②富含氧化还原位点的DOM作为天然电子穿梭体介入MR-1的电子传递链；③本研究最重要发现：HTL210重塑MR-1的电子传递偏好，改变c型细胞色素蛋白功能，电子传递链由传统mtrC通路向mtrF通路切换，该路径切换有效降低电子传递能垒，实现Cr(Ⅵ)快速高效脱毒还原。该研究不仅阐明了复杂HTL210与电活性微生物界面间的电子传递交互机制，也为利用废弃物衍生有机质强化重金属生物修复提供了全新的理论支撑和工程应用思路。

杜冬云/叶恒朋教授课题组坚持以国家需求为导向，深入贯彻落实“四个面向”，聚焦关键核心技术攻关，系统开展基础研究与应用研究，持续加强协同创新，在重金属-新污染物协同防治与固废低碳资源化利用等领域，2026年在Water Res.、J. Hazard. Mater.和Che. Eng. J.等期刊上发表多项研究成果（Water Res. 2026, 299: 125868；Water Res. 2026, 306: 126595；J. Hazard. Mater. 2026, 516: 143339；Che. Eng. J. 2026, 527: 171868；Che. Eng. J. 2026, 527: 174096）。