《表2 细菌对碳纳米材料的降解》

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《碳纳米材料的环境降解及其降解机制》

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细菌在自然界中广泛存在，从土壤、水体等自然环境中可分离出降解CNMs的细菌[3 7].如表2所示[38～45]，希瓦氏菌（Shewanella）和大肠杆菌（Escherichia coli）是两类能够有效降解GO的细菌，能通过提供电子并进行胞外转移电子的方式还原GO[38，40].细菌降解CNMs过程中，氧气是至关重要的影响因素.Salas等[38]的研究表明，希瓦氏菌还原GO需要无氧的环境，无氧反应72 h可将GO还原；而Wang等[39]发现，氧气可加速GO的还原，有氧条件下反应4 h时GO悬液颜色已明显改变.除了对CNMs有还原作用外，细菌还可氧化CNMs.Zhu等[46]研究发现嗜酸异养菌（Acidithiobacillus ferrooxidans CFMI-1）能将石墨氧化为GO.值得注意的是，当两种及以上的细菌同时存在时，CNMs降解效率大幅提升.Zhang等[43]在研究伯克氏菌（Burkholderia kururiensis）、代尔夫特食酸菌（Delftia acidovorans）、嗜麦芽寡养单胞菌（Stenotrophomonas maltophilia）3种细菌降解MWCNTs时发现，两种或两种以上菌株共存时降解MWCNTs产生CO2的量是单个菌株降解的10倍.此外，在细菌降解CNMs过程中，外加碳源能保证降解反应的进行.Liu等[42]在萘存在下使用萘降解菌降解石墨烯及其衍生物，一段时间后石墨烯及其衍生物表面发生非均匀氧化，破碎的片层脱落，在材料表面形成大量孔洞；由于GO表面缺陷程度高于RGO和石墨烯，GO的降解程度高于其他两种材料.然而，并非所有细菌都能有效地降解CNMs.Avanasi等[14]将C60与土壤混合754 d后发现C60很难被土壤中的微生物矿化Chae等[15]使用叶杆菌属菌株降解C60，203 d后C60团聚体尺寸虽减小，但并无明显降解现象.细菌降解CNMs主要与电子转移有关，详细机理将在3.2节阐述.