environ. sci. : nano 华中师范
零价铁近年来被大量用于地下水、土壤等环境介质的污染修复，与此同时，其环境行为和生态风险也被广泛关注，例如，零价铁能够灭活多种环境微生物、改变其群落结构，从而影响其生态功能。胞外聚合物（eps）是微生物分泌的多糖、蛋白等高分子物质，普遍存在于细胞外表面及生物膜等微生物聚集体中，对细胞的抗逆、水分和营养储存等具有重要作用，但其对零价铁毒性的影响及作用机制目前缺乏研究。本论文以革兰氏阴性细菌e. coli和阳性细菌b. subtilis为模式微生物，采用具有不同eps分泌水平的基因突变菌株和母菌株进行对比，成功揭示了eps影响零价铁杀菌性能的多重作用机制。研究发现，eps分泌量增多的突变菌株对零价铁的抗性增加，而eps分泌缺陷的突变菌株对零价铁的抗性下降，说明eps对细菌起到保护作用。然而，作者同时发现eps会导致零价铁在细菌表面的吸附增加，并进而提高细胞膜的物理损伤程度，恰与前述结果趋势相左。这说明eps对零价铁毒性的影响并非单一途径，而是多方面的。进一步研究显示，eps能够促进零价铁的氧化腐蚀并转变为铁（氢）氧化物，从而降低零价铁的毒性；更重要的是，eps可以淬灭零价铁有氧腐蚀过程中生成的活性氧物种，阻止其跨膜进入胞内，因而保护了胞内组分如核酸、蛋白等免受氧化损伤；另外，细胞膜的物理损伤在营养充分的条件下可部分修复，也在一定程度上缓解了eps导致细胞膜物理损伤的不利影响。因此，eps对零价铁杀菌活性的影响是上述多种作用途径的综合结果。该成果对于深入理解零价铁-细菌界面作用机制、评估零价铁的环境风险具有重要意义。
