电活性生物膜:形成、表征及应用

电活性生物膜(Electrochemically active biofilms,EABs)是一类能够直接与胞外固态载体(铁氧化物、腐殖质及电极等)进行电子交换的生物膜.EABs的电子传递特性,赋予了它在环境、能源和化工等领域的广泛应用前景,已成为当前国际研究热点.本文以革兰氏染色法为依据,分别介绍了腐败希瓦氏菌(Shewanella putrefaciens)、硫还原地杆菌(Geobacter sulfurreducens)和丁酸梭菌(Clostridium butyricum EG3)为代表的阴性和阳性电活性微生物;在普通生物膜的形成基础上,讨论了EABs的两种主要培养方法;分别从EABs输出电子与接受电子的角度,详细论述了电活性微生物与胞外载体的电子传递机制;重点阐述了利用电化学、光谱学、电子显微镜、分子生态学等多技术手段表征单个电活性微生物和整个EABs的形态、结构,以及所揭示的胞外电子传递机制和相关影响因子;对EABs在电能输出、污染物治理、有价品合成等方面应用作了详细介绍.最后,建议对EABs的研究建立一个统一、标准的表征方法,同时应重点研究EABs接受电子的传递机制.对这些机理的深入了解,可使得EABs在污染物治理以及有机物的电合成等方面应用早日实现规模化、产业化生产.