α-Fe2O3介导胞外电子传递强化细菌-藻类共生体系污染物去除与碳减排机制研究

本研究揭示了α-Fe2O3通过CymA-MtrC-OmcA通路促进电活性菌（EET）与微藻的胞外电子传递，使TOC/TN/TP去除率提升9.99-52.25%，CO2/N2O排放降低26.76-61.37%，为开发低碳型废水处理技术提供分子机制支撑。

　　

亮点

α-Fe₂O₃通过CymA-MtrC-OmcA通路将希瓦氏菌MR-1醌池电子传递至微藻光系统II，显著提升细菌-藻类共生体系的污染物去除效能：TOC、TN、NH₄⁺-N去除率分别提高9.99%、12.32%和52.25%（OmcA调控），TP去除率提升16.27%（CymA调控）。该体系同步实现CO₂排放降低26.76%，生物质产量增加62.93%。在ΔcymA突变体的微生物燃料电池中，α-Fe₂O₃使开路电压飙升283.33%，证实其可补偿CymA缺陷导致的电子传递障碍。

结论

α-Fe₂O₃通过物理结合希瓦氏菌外膜OmcA蛋白，激活三羧酸循环(TCA)、醌池和光合作用等能量代谢通路，调控淀粉/蔗糖、糖酵解、氨基酸和群体感应(QS)等关键代谢物，最终强化了细菌-藻类共生体系对碳氮磷的协同去除（反应器实验显示COD去除率达93.43%，NH₄⁺-N去除率55.99%）。该研究揭示了铁氧化物增强EET的分子机制，为发展低碳高效的废水处理技术提供了理论依据。