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李菊英研究团队在《Water Research》（影响因子12.8，中科院1区，Nature Index期刊）上发表了题为《Circumneutral Microbial Fenton Catalysis: Harnessing Iron-Redox Synergy for Sustainable Pharmaceutical Degradation》的研究论文。该团队钱毅光副教授为第一作者，李菊英副教授为唯一通讯作者。研究成果打破了传统芬顿技术对酸性条件的依赖，大幅降低能耗与化学试剂消耗，为制药废水的低碳治理提供了新范式。
药物类污染物是环境备受关注的新污染物，对人类健康和生态环境构成极大的潜在威胁。药物新污染物的“难降解、易残留”已成为全球水环境治理的难题。传统芬顿技术是降解这类污染物的有效手段，但其强酸依赖性和高化学品消耗极大限制了其在实际废水处理中的应用；此外，单一菌株驱动的生物芬顿系统，又因代谢能力有限、环境适应性差，难以应对复杂污水环境。本项研究通过模拟自然水体的氧化还原波动，构建一种土著功能菌群驱动的“自维持MFenton系统”，为解决水环境药物新污染物治理技术的适应性差及高成本、高能耗问题提供了新思路。
该研究构建一种受自然启发的微生物群落驱动的自维持MFenton系统，在近中性环境下实现药物类新污染物的高效降解（>80%）。该MFenton系统通过厌氧-好氧交替循环，促使异化铁还原菌群（关键菌属包括Sporanaerobacter、Sedimentibacter、Clostridium、Petrimonas和Actinomyces等），自主完成“Fe3+ 还原为 Fe2+”（厌氧阶段）和 “H2O2生成”（好氧阶段），进而原位持续产生HO˙。与传统芬顿工艺相比，本系统通过关键菌群的协同作用实现铁氧化还原循环的自维持，无需调节pH、能耗降低75%以上，且无外源化学试剂投加，具备良好的环境适应性与可持续性。本研究成果重新界定了微生物驱动高级氧化技术的应用边界，为解析自然铁氧化还原网络被工程化改造以实现动态环境中污染物去除提供了机制层面的见解。
这项研究首次证实，利用天然富集的兼性厌氧铁还原菌群，可在构建“自维持微生物芬顿系统”，实现近中性环境中药物类新污染物的高效降解。其核心优势在于突破酸性限制，无需pH调节，广泛适应自然水体环境；通过微生物群落代谢协同实现 Fe2+ 和H2O2的原位持续产生，降低能耗与化学试剂消耗。这项技术不仅为制药废水治理提供了新方案，还加深了对水环境“微生物—铁氧化还原循环—污染物降解”耦合机制的理解，为开发更多低碳环境修复技术奠定基础。
此研究由国家自然科学基金（42377025、41603121）和武汉工程大学科学基金项目（K202261）资助。
原文链接: //doi.org/10.1016/j.watres.2025.124724
