Insights into the Superior Bioavailability of Biogenic Sulfur from the View of Its Unique Properties: The Key Role of Trace Organic Substances

生物利用度 硫黄 化学 环境化学 有机化学 生物信息学 生物
作者
Wenji Li,Lin Zhu,Chao Pan,Wenda Chen,Dongdong Xu,Da Kang,Leiyan Guo,Qingqing Mei,Ping Zheng,Meng Zhang
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:57 (3): 1487-1498 被引量:18
标识
DOI:10.1021/acs.est.2c07142
摘要

Elemental sulfur (S0) is widely utilized in environmental pollution control, while its low bioavailability has become a bottleneck for S0-based biotechnologies. Biogenic sulfur (bio-S0) has been demonstrated to have superior bioavailability, while little is known about its mechanisms thus far. This study investigated the bioavailability and relevant properties of bio-S0 based on the denitrifying activity of Thiobacillus denitrificans with chemical sulfur (chem-S0) as the control. It was found that the conversion rate and removal efficiency of nitrate in the bio-S0 system were 2.23 and 2.04 times those of the chem-S0 system. Bio-S0 was not pure orthorhombic sulfur [S: 96.88 ± 0.25% (w/w)]. Trace organic substances detected on the bio-S0 surface were revealed to contribute to its hydrophilicity, resulting in better dispersibility in the aqueous liquid. In addition, the adhesion force of T. denitrificans on bio-S0 was 1.54 times that of chem-S0, endowing a higher bacterial adhesion efficiency on the sulfur particle. The weaker intermolecular binding force due to the low crystallinity of bio-S0 led to enhanced cellular uptake by attached bacteria. The mechanisms for the superior bioavailability of bio-S0 were further proposed. This study provides a comprehensive view of the superior bioavailability of bio-S0 and is beneficial to developing high-quality sulfur resources.
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