有机质和矿物是构成土壤的主要成分，影响微生物活性及污染物的迁移转化。微生物与有机质、矿物间的相互作用有利于污染物的高效降解，然而其作用过程和机制尚不清楚。
中国科学院南京土壤研究所王芳研究员课题组以多环芳烃苯并[a]芘和芘为模式污染物，选取土壤中典型成分腐殖酸和蒙脱土矿物为载体，研究了载体界面微生物强化多环芳烃降解的过程和机制。研究发现微生物通过在有机载体（腐殖酸）和无机载体（蒙脱土）上形成生物膜从而强化对苯并[a]芘的吸附和降解，苯并[a]芘降解的半衰期分别为2.3周和4.7周，低于游离菌处理的7.0周。有机载体生物膜相较于无机载体生物膜具有更强的苯并[a]芘吸附能力、更大的细菌密度，生物膜完整性以及胞外聚合物产量，从而表现出更强的苯并[a]芘降解效果。对蒙脱土矿物进行表面金属阳离子改性后显著改变了了微生物对芘的降解能力。生物电化学分析表明，芘降解过程中不同金属改性蒙脱土-微生物间的电子传递活性(供电子能力和电子传递系统活性)存在显著差异，并与芘的生物降解密切相关。降解菌膜结合色素蛋白和胞外核黄素分别是跨膜和跨细胞外基质的电子穿梭体。添加外源电子传递调控物核黄素、腐殖酸和铁氰化钾等加速了蒙脱土界面芘的微生物降解，进一步证实了胞外电子传递在微生物-矿物界面多环芳烃生物降解过程中具有重要作用。Fe(III)改性蒙脱土极大地刺激了菌株降解酶(过氧化物酶和双加氧酶)活性和电子传递系统活性，从而增强了芘的生物降解，具有潜在的应用前景。研究结果可为土壤有机污染微生物高效修复提供科学依据。
以上研究结果已在Journal of Hazardous Materials、Science of The Total Environment期刊上发表，王芳研究员为论文通讯作者。上述研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金等项目等资助。
不同载体生物膜强化苯并[a]芘的降解机制
电子传递强化蒙脱土界面微生物降解芘的机制
