基于光譜學(xué)分析探討磷的釋放促進(jìn)釀酒酵母菌生物礦化鈾的研究

張 偉，董發(fā)勤，賀小春，宋懷慶，覃貽琳，熊 鑫，唐子涵

1. 西南科技大學(xué)分析測(cè)試中心，四川 綿陽(yáng) 621010 2. 中國(guó)工程物理研究院激光聚變研究中心，四川 綿陽(yáng) 621900 3. 西南科技大學(xué)固體廢物處理與資源化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 綿陽(yáng) 621010 4. 西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，四川 綿陽(yáng) 621010 5. 西南科技大學(xué)生命科學(xué)與工程學(xué)院，四川 綿陽(yáng) 621010

引 言

隨著核技術(shù)和核電工業(yè)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的含鈾廢水進(jìn)入到生態(tài)環(huán)境中。國(guó)家規(guī)定，對(duì)于無(wú)受納水體時(shí)含鈾廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)是鈾的濃度應(yīng)<0.05 mg·L-1。而目前含鈾廢水中鈾的濃度均高于這個(gè)數(shù)值。水體中對(duì)環(huán)境危害較大的鈾主要以U(Ⅵ)存在，具備可溶性和易遷移性。U(Ⅵ)可通過(guò)水體流動(dòng)和食物鏈的遷移進(jìn)入到生態(tài)圈，進(jìn)而嚴(yán)重威脅人類(lèi)健康和自然生態(tài)環(huán)境。因此，妥善處理含U(Ⅵ)廢水勢(shì)在必行。目前，常用的含鈾廢水處理技術(shù)包括化學(xué)沉淀法、離子交換法、溶劑萃取法、蒸發(fā)濃縮法和膜分離法等，但上述方法在運(yùn)行過(guò)程中存在成本高、效率低、二次污染物明顯等問(wèn)題，且難以有效處理大量低濃度的含鈾廢水[1-2]。

近年來(lái)蓬勃發(fā)展的微生物修復(fù)技術(shù)因其具有成本低、效率高、環(huán)境友好、且能同時(shí)處理多種污染物等特點(diǎn)，而在核廢處理領(lǐng)域受到廣泛的關(guān)注與研究。目前，大量關(guān)于微生物與U(Ⅵ)相互作用的文獻(xiàn)報(bào)道集中在微生物對(duì)鈾的吸附行為和結(jié)合鈾的機(jī)制探討兩方面。微生物可以通過(guò)不同的機(jī)制與U(Ⅵ)作用，如生物表面吸附、生物體內(nèi)富集、生物還原和生物礦化。其中，生物礦化機(jī)制尤為重要。鈾的生物礦化研究可以追溯到1992年Macaskie等發(fā)現(xiàn)檸檬酸桿菌在生理?xiàng)l件下將鈾以多晶HUO2PO4形式沉淀[3]。此后，許多微生物開(kāi)始被用于研究U(Ⅵ)的礦化。如蘇云金桿菌可將U(Ⅵ)以(NH4)(UO2)PO4·3H2O納米晶體的形式固定在胞內(nèi)[4]。海洋細(xì)菌IdiomarinaloihiensisMAH1可通過(guò)有機(jī)磷酸基與鈾作用形成Ca(UO2)2(PO4)2·6H2O沉淀[5]。芽孢桿菌B.subtilis礦化鈾的過(guò)程中其細(xì)胞壁上羧基和磷酸基是鈾的主要配體[6]。Kocuriasp.可與鈾形成CaU(PO4)2，并且礦化進(jìn)行的程度可能取決于細(xì)胞中磷酸鹽的釋放[7]。綜上可以看出，研究人員已經(jīng)關(guān)注并通過(guò)FTIR、EDS等測(cè)試手段間接推測(cè)出磷酸基團(tuán)或磷酸鹽可能在生物體礦化鈾的過(guò)程中發(fā)揮重要作用。但磷作為生物體必需的化學(xué)元素之一，微生物在與鈾作用過(guò)程中自身釋放磷的能力及磷的消耗與U(Ⅵ)量變化的相互關(guān)系卻缺乏直接、系統(tǒng)的研究數(shù)據(jù)； 磷在生物礦化體中的表征和磷參與的鈾生物礦化機(jī)制也鮮有探討。

因此，本文選取發(fā)酵工業(yè)的副產(chǎn)物、模式微生物——釀酒酵母菌為研究對(duì)象，基于近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的研究成果和自身的研究工作，探究磷參與的釀酒酵母菌生物礦化鈾的行為及機(jī)制。通過(guò)靜態(tài)批次吸附實(shí)驗(yàn)，考察鈾酰離子、pH值和磷的釋放在生物吸附過(guò)程中的相互作用和影響。結(jié)合介觀分析和光譜學(xué)表征手段，深入探討了微生物與鈾作用過(guò)程中釀酒酵母菌釋放磷的行為與鈾生物礦化的關(guān)系。這一研究可為后續(xù)開(kāi)展鈾污染的微生物原位修復(fù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及參考，并有助于深入理解放射性核素鈾在自然界中的活化和固定化過(guò)程。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與儀器

微生物預(yù)處理： 實(shí)驗(yàn)所用微生物為市售的釀酒酵母菌(Saccharomycescerevisiae，S.cerevisiae，購(gòu)自安琪酵母股份有限公司)。稱(chēng)取一定量的干酵母粉加入到錐形瓶中蓋上塞子，共同放入手提式壓力蒸汽消毒器(0.15 MPa、125 ℃)中滅活20 min，滅活完成后將其放在干燥箱中40 ℃干燥24 h，取出后放入干燥皿中備用。

U(Ⅵ)儲(chǔ)備液配置： 準(zhǔn)確稱(chēng)取2.109 2 g硝酸氧鈾酰[UO2(NO3)2·6H2O]溶解于0.1 mol·L-1的硝酸溶液中，再轉(zhuǎn)移至1 000 mL棕色容量瓶中稀釋至刻度定容，搖勻，即得1 000 mg·L-1的U(Ⅵ)儲(chǔ)備液。實(shí)驗(yàn)時(shí)根據(jù)需要將U(Ⅵ)儲(chǔ)備液稀釋至不同濃度，其pH值用0.10 mol·L-1的NaOH和HCl調(diào)節(jié)。實(shí)驗(yàn)用化學(xué)試劑均為分析純。

主要儀器： 電感耦合等離子體發(fā)射光譜質(zhì)譜儀(Agilent7700x型，美國(guó)安捷倫公司)、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(iCAP6500，美國(guó)ThermoFisher公司)、紅外光譜儀(Spectrum One型，美國(guó)鉑金埃爾默公司)、X射線(xiàn)光電子能譜儀(K-Al-PHA+型，美國(guó)ThermoFisher公司)、高分辨冷場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(U1tra 55型，德國(guó)卡爾蔡司公司)、X射線(xiàn)衍射儀(X′Pert PRO型，荷蘭帕納科公司)。

1.2 靜態(tài)批次吸附實(shí)驗(yàn)

根據(jù)不同實(shí)驗(yàn)?zāi)康模謩e向100 mL的錐形瓶中加入20 mL實(shí)驗(yàn)設(shè)定濃度的鈾溶液和實(shí)驗(yàn)設(shè)定量的釀酒酵母菌，混合均勻后共同放置在恒溫水浴振蕩器中振蕩吸附一定時(shí)間后，取樣離心(10 000 r·min-1，15 min)，利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜質(zhì)譜儀測(cè)定離心后上清液中剩余的U(Ⅵ)離子濃度。離心得到的菌體沉淀經(jīng)冷凍干燥后分別進(jìn)行FTIR，XPS和XRD測(cè)試。用移液器汲取反應(yīng)前后的菌懸液滴于蓋玻片上，自然風(fēng)干后用2.5%的戊二醛溶液浸泡過(guò)夜，再用乙醇梯度脫水，自然干燥后待測(cè)SEM。釀酒酵母菌對(duì)U(Ⅵ)的吸附量q(mg·g-1)和去除率R(%)的計(jì)算公式如式(1)和式(2)

(1)

(2)

式中，c0為溶液中U(Ⅵ)初始濃度(mg·L-1)，ct為反應(yīng)進(jìn)行到t時(shí)刻溶液中U(Ⅵ)的濃度(mg·L-1)，V為錐形瓶中的溶液體積(L)，m為吸附劑用量(g)。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸附過(guò)程中溶液初始pH值與磷的溶出、U(Ⅵ)去除的關(guān)系

圖1(a)考察了溶液初始pH值在1.0～7.0范圍內(nèi)釀酒酵母菌對(duì)鈾的去除情況。由圖可知，釀酒酵母菌對(duì)U(Ⅵ)的去除效率與溶液初始pH值密切相關(guān)。當(dāng)pH≤3.0時(shí)，釀酒酵母對(duì)U(Ⅵ)的去除率和吸附量隨pH值的升高而增大。當(dāng)pH≥3.0時(shí)，去除率和吸附量則出現(xiàn)下降趨勢(shì)。pH 3.0時(shí)，釀酒酵母菌對(duì)U(Ⅵ)的去除率和吸附量均達(dá)到最大值，分別為93.2%和15.7 mg·g-1。

此外，我們還對(duì)反應(yīng)前后溶液pH值的變化及磷的釋放量進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)表1和圖2?？梢钥闯?，吸附實(shí)驗(yàn)進(jìn)行60 min后，溶液pH值較反應(yīng)前均明顯升高，說(shuō)明釀酒酵母菌在與U(Ⅵ)作用過(guò)程中可能釋放了羥基離子或者已有的氫離子參與了反應(yīng)?？疾觳煌琾H值下吸附體系中磷的釋放量(圖2)可知： 與對(duì)照組相比，釀酒酵母菌與U(Ⅵ)作用后溶液中磷的含量明顯低于對(duì)照組； 且當(dāng)U(Ⅵ)的去除量最大時(shí)(pH=3.0)，磷的消耗量也最大。

圖1 (a)溶液初始pH值對(duì)釀酒酵母菌去除U(Ⅵ)的影響; (b)不同pH下100 mg·L-1鈾的物種分布

表1 釀酒酵母菌吸附U(Ⅵ)反應(yīng)前后溶液pH值的變化

綜合以上分析發(fā)現(xiàn)，釀酒酵母菌與U(Ⅵ)作用后，U(Ⅵ)的濃度降低，溶液pH值升高，磷的濃度降低，說(shuō)明溶液中的H+和釀酒酵母菌在溶液中釋放的磷參與了釀酒酵母菌去除鈾的過(guò)程。因此，推測(cè)溶液中釀酒酵母菌去除U(Ⅵ)的化學(xué)作用方程可能為

(3)

圖2 不同pH值下釀酒酵母菌與U(Ⅵ)作用后 溶液中磷含量的變化

2.2 吸附動(dòng)力學(xué)分析

圖3考察了釀酒酵母菌在0～180 min內(nèi)對(duì)U(Ⅵ)的去除情況。結(jié)果表明，釀酒酵母菌對(duì)U(Ⅵ)的去除過(guò)程包括快速去除(0～5 min)和慢速去除(5～180 min)兩個(gè)階段。當(dāng)t=5 min時(shí)，釀酒酵母菌對(duì)U(Ⅵ)的去除率和吸附量分別為85.3%和16.2 mg·g-1，吸附量已達(dá)整個(gè)平衡吸附總量的93%左右。結(jié)合前文分析推測(cè)快速去除過(guò)程應(yīng)該是靜電引力起主導(dǎo)作用。5 min≤t≤60 min，釀酒酵母菌對(duì)U(Ⅵ)的去除增長(zhǎng)4%左右；t在60～180 min時(shí)，釀酒酵母菌對(duì)U(Ⅵ)的去除僅增長(zhǎng)1%左右。

圖3 (a)作用時(shí)間對(duì)釀酒酵母菌吸附U(Ⅵ)的影響和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型; (b)Webber內(nèi)擴(kuò)散模型

為了探討吸附過(guò)程中U(Ⅵ)在釀酒酵母菌上的吸附速率和機(jī)理，我們采用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程和Webber內(nèi)擴(kuò)散模型來(lái)擬合上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。由圖3(a)可知，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合方程為y=0.027 35+0.057 34x，R2=0.999 9。計(jì)算獲得的平衡吸附量qe，cal=17.44 mg·g-1與實(shí)驗(yàn)得到的qe，exp=17.42 mg·g-1相接近，說(shuō)明準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附模型適合描述釀酒酵母菌對(duì)U(Ⅵ)的吸附過(guò)程，揭示化學(xué)吸附是此過(guò)程的控速步驟。以qt對(duì)t0.5作圖，得到Webber內(nèi)擴(kuò)散模型擬合圖。由圖3(b)可知- Webber內(nèi)擴(kuò)散模型擬合的相關(guān)系數(shù)較低，且擬合線(xiàn)不過(guò)原點(diǎn)，說(shuō)明吸附受多個(gè)過(guò)程的影響。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分段擬合后可看出此吸附過(guò)程分為兩部分，t≤60 min是膜擴(kuò)散部分(D1段)，即U(Ⅵ)在菌體細(xì)胞表面的快速吸附階段；t>60 min后則是吸附劑內(nèi)擴(kuò)散部分(D2段)，即細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散速率控制的過(guò)程。

綜上可知，釀酒酵母菌對(duì)U(Ⅵ)的吸附存在物理和化學(xué)吸附行為，且限速步驟可能是膜擴(kuò)散和細(xì)胞內(nèi)擴(kuò)散共同作用的結(jié)果。

2.3 吸附熱力學(xué)分析

反應(yīng)溫度對(duì)釀酒酵母菌吸附U(Ⅵ)的影響見(jiàn)圖4。選取288，298和308 K三個(gè)溫度點(diǎn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明反應(yīng)溫度對(duì)釀酒酵母菌吸附U(Ⅵ)基本沒(méi)有影響。對(duì)不同反應(yīng)溫度下的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行吸附反應(yīng)熱力學(xué)參數(shù)計(jì)算(表2)，可以看出： 在288，298和308 K時(shí)，吸附反應(yīng)的吉布斯自由能ΔG0<0，說(shuō)明釀酒酵母菌對(duì)U(Ⅵ)的吸附可以自發(fā)進(jìn)行，且溫度越高，自發(fā)進(jìn)行的程度增大。反應(yīng)的熵值ΔS0>0，說(shuō)明溶液中U(Ⅵ)與釀酒酵母菌具有較高的親和力，系統(tǒng)混亂度增加。反應(yīng)的焓值ΔH0>0，說(shuō)明此吸附為吸熱反應(yīng)且存在化學(xué)吸附[10]。

圖4 反應(yīng)溫度對(duì)釀酒酵母菌吸附U(Ⅵ)的影響(c0=100 mg·L-1, pH=3.0, t=60 min, M=5 g·L-1

表2 釀酒酵母菌吸附U(Ⅵ)的熱力學(xué)參數(shù)Table 2 Thermodynamic parameters for the biosorptionof uranium by S. cerevisiae

2.4 與U(Ⅵ)作用前后菌體沉淀的FTIR分析

釀酒酵母菌與U(Ⅵ)作用前后的紅外光譜如圖5(a)所示，按文獻(xiàn)[11-12]對(duì)主要譜帶歸屬分析如下： 釀酒酵母菌與U(Ⅵ)作用前后吸收峰的變化主要集中在3 400 cm-1附近和900～1 800 cm-1范圍內(nèi)。3 400 cm-1附近較寬的特征峰是O—H伸縮振動(dòng)和N—H伸縮振動(dòng)耦合峰。與U(Ⅵ)作用后，該處峰位從3 434 cm-1紅移到3 410 cm-1，且峰形更寬，說(shuō)明釀酒酵母菌與U(Ⅵ)作用時(shí)，—OH中的O原子因參與了絡(luò)合鈾酰離子而導(dǎo)致其鍵長(zhǎng)改變、吸收峰紅移； N—H鍵也因與U(Ⅵ)發(fā)生了反應(yīng)而引起振動(dòng)頻率和吸收強(qiáng)度的改變。

圖5 (a)釀酒酵母菌與U(Ⅵ)作用前后的FTIR圖; (b) 900～1 800 cm-1范圍的紅外分峰擬合圖

綜上所述推測(cè)，釀酒酵母菌與U(Ⅵ)作用過(guò)程中，菌體細(xì)胞壁保持完整且是主要的作用場(chǎng)所，細(xì)胞壁上的磷酸基團(tuán)、氨基、羥基、羧基和羰基等是主要的活性吸附基團(tuán)。

2.5 與U(Ⅵ)作用前后菌體的SEM-EDS分析

釀酒酵母菌與U(Ⅵ)作用的SEM-EDS分析見(jiàn)圖6。可以看出，釀酒酵母菌細(xì)胞呈橢圓形，寬度約2～4 μm，長(zhǎng)度約3～6 μm。與U(Ⅵ)作用前，菌體細(xì)胞完整，表面飽滿(mǎn)且光滑。與U(Ⅵ)作用后，菌體細(xì)胞表面褶皺增多，部分納米級(jí)鱗片狀物質(zhì)沉積在表面。對(duì)這些鱗片狀沉積物進(jìn)行EDS分析發(fā)現(xiàn)： 與U(Ⅵ)作用后的樣品在結(jié)合能2.5～4.5 keV范圍內(nèi)出現(xiàn)U的特征峰，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.44%，原子百分比為0.16%。且作用后的EDS圖顯示菌體表面沉積物中磷的峰強(qiáng)明顯增加，由此推測(cè)釀酒酵母菌細(xì)胞表面沉積的鱗片狀沉淀可能是鈾和磷形成的絡(luò)合物。

圖6 釀酒酵母菌與U(Ⅵ)作用前后的SEM-EDS圖 (a)： 吸附前； (b)： 吸附后Fig.6 SEM-EDS of S. cerevisiae before and after reaction with uranium (a)： Control; (b)： After reaction

2.6 與U(Ⅵ)作用前后菌體的XPS分析

為了深入分析磷在釀酒酵母菌吸附鈾中的作用，對(duì)反應(yīng)前后的菌體沉淀進(jìn)行了XPS光譜測(cè)試，結(jié)果見(jiàn)圖7。與對(duì)照組相比，作用后的全譜[圖7(a)]中出現(xiàn)了U4f和U4d特征峰，說(shuō)明釀酒酵母菌與U(Ⅵ)作用過(guò)程中可以將鈾固定在菌體表面。利用XPSpeak軟件對(duì)U4f峰分峰擬合[圖7(b)]后發(fā)現(xiàn)： 在結(jié)合能為380.2，382.2 eV和391.3，393.1 eV分別出現(xiàn)了U4f7/2和U4f5/2特征峰。其中，382.2和393.1 eV對(duì)應(yīng)U(Ⅵ)的特征峰，380.2和391.3 eV對(duì)應(yīng)U(Ⅳ)的特征峰[14]。說(shuō)明菌體在與U(Ⅵ)作用時(shí)胞內(nèi)釋放的具有還原性的物質(zhì)可將一部分U(Ⅵ)還原成U(Ⅳ)。

觀察P(2p)的特征峰[圖7(c)]發(fā)現(xiàn)： 釀酒酵母菌對(duì)照組在133.4 eV出現(xiàn)P(2p)的特征峰。與鈾作用后，P(2p)特征峰藍(lán)移到133.8 eV，且對(duì)應(yīng)的峰面積增加。此外，通過(guò)計(jì)算XPS譜圖中P(2p)峰面積與C(1s)峰面積的比值，可以間接反映磷的相對(duì)含量。因此作者又考察了U(Ⅵ)不同吸附容量下菌體表面Sp/Sc比值，結(jié)果見(jiàn)圖7(d)。隨著U(Ⅵ)吸附量的增加，菌體表面Sp/Sc的比值逐漸增大。當(dāng)吸附量為66.9 mg·g-1時(shí)，其Sp/Sc比值是對(duì)照組的2.2倍，說(shuō)明菌體表面沉積的物質(zhì)中含有磷元素，磷確實(shí)參與并促進(jìn)了釀酒酵母菌對(duì)U(Ⅵ)的吸附。磷的來(lái)源可能是釀酒酵母菌胞內(nèi)磷酸酶釋放的無(wú)機(jī)磷酸鹽生成，然后成為與U(Ⅵ)結(jié)合的沉淀配體，進(jìn)而增強(qiáng)了生物體對(duì)U(Ⅵ)的吸附[15]。

圖7 釀酒酵母菌與U(Ⅵ)作用前后的XPS譜圖 (a)： 全譜； (b)： U(4f)高分辨譜； (c)： P(2p)高分辨譜； (d)： P(2p)峰面積與C(1s)峰面積的比值Fig.7 X-ray photoelectron binding energy curves of S. cerevisiae before and after biosorption (a)： Full spectrum; (b)： U(4f) spectra; (c)： P(2p) spectra; (d)： The ratio of Sp/Sc under different uranium adsorption capacity

2.7 與U(Ⅵ)作用前后菌體的XRD分析

圖8為釀酒酵母菌與U(Ⅵ)作用前后的XRD圖譜?？梢钥闯?，與U(Ⅵ)作用前的圖譜沒(méi)有晶體特征峰出現(xiàn)。與U(Ⅵ)作用后，菌體沉淀出現(xiàn)明顯的晶體衍射峰。經(jīng)與ICDD數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)可知，出現(xiàn)的晶體衍射峰與編號(hào)PDF-86-0687和PDF-08-0296的特征峰基本相吻合，說(shuō)明U(Ⅵ)與釀酒酵母菌作用后，可在其細(xì)胞外表面形成H2(UO2)2(PO4)2·8H2O和CaU(PO4)2晶體。這一結(jié)果與前文2.1節(jié)中釀酒酵母菌去除U(Ⅵ)的化學(xué)作用分析相吻合，同時(shí)也說(shuō)明磷是引起釀酒酵母菌生物礦化鈾的主要功能元素。

圖8 釀酒酵母菌與U(Ⅵ)作用前后的XRD分析Fig.8 XRD patterns of S. cerevisiae before and after biosorption of uranium

3 結(jié) 論

(1)通過(guò)ICP-OES，F(xiàn)TIR和XPS等一系列光譜學(xué)手段分析發(fā)現(xiàn)，釀酒酵母菌可以有效去除水體的U(Ⅵ)，且生物體在與U(Ⅵ)作用過(guò)程中釋放的磷是引起其生物礦化鈾的主要功能元素。

(2)在溶液初始pH 3.0時(shí)，釀酒酵母菌對(duì)U(Ⅵ)的去除效果最好。溶液中的H+和釀酒酵母菌釋放的磷參與了去除U(Ⅵ)的過(guò)程。釀酒酵母菌對(duì)U(Ⅵ)的吸附不受反應(yīng)溫度的影響，是自發(fā)的、吸熱行為。

(3)釀酒酵母菌與U(Ⅵ)的作用是一個(gè)復(fù)雜的相互作用過(guò)程。推測(cè)釀酒酵母菌生物礦化鈾的機(jī)理為： 最初在靜電引力作用下，U(Ⅵ)被迅速吸附到菌體細(xì)胞表面，隨后以配位的形式被菌體表面的磷酸鹽、羥基和酰胺等官能團(tuán)絡(luò)合； 溶液中的H+和釀酒酵母菌釋放的無(wú)機(jī)磷酸鹽可作為與U(Ⅵ)結(jié)合的沉淀配體，繼續(xù)礦化形成鱗片狀的晶體物質(zhì)H2(UO2)2(PO4)2·8H2O后被固定在細(xì)胞外表面。此外，少部分的U(Ⅵ)被菌體胞內(nèi)釋放的物質(zhì)還原成U(Ⅳ)形成CaU(PO4)2沉降下來(lái)。因此，釀酒酵母菌細(xì)胞釋放的磷參與并促進(jìn)了其生物礦化鈾。研究微生物與鈾相互作用的微觀機(jī)理對(duì)鈾污染的微生物原位修復(fù)和認(rèn)識(shí)鈾的地球化學(xué)循環(huán)具有比較重要的意義。