Ferric Oxide Nanomaterials and Plant-Rhizobacteria Symbionts Cogenerate Iron Plaque for Removing Highly Chlorinated Contaminants in Dryland Soils

根际 根际细菌 环境化学 环境修复 化学 氯仿假单胞菌 污染物 生物修复 针铁矿 植物修复 土壤水分 污染 环境科学 假单胞菌 细菌 生物 生态学 重金属 土壤科学 有机化学 吸附 遗传学
作者
Tianying Zheng,Jie Hou,Wu Ting,Hui Jin,Yunbu Dai,Jiang Xu,Kun Yang,Daohui Lin
出处
期刊:Environmental Science & Technology [American Chemical Society]
卷期号:58 (25): 11063-11073 被引量:15
标识
DOI:10.1021/acs.est.4c03133
摘要

Rhizosphere iron plaques derived from Fe-based nanomaterials (NMs) are a promising tool for sustainable agriculture. However, the requirement for flooded conditions to generate iron plaque limits the scope of the NM application. In this study, we achieved in situ Fenton oxidation of a highly chlorinated persistent organic pollutant (2,2',4,5,5'-pentachlorobiphenyl, PCB101) through iron plaque mediated by the interaction between α-Fe2O3 NMs and plant-rhizobacteria symbionts under dryland conditions. Mechanistically, the coexistence of α-Fe2O3 NMs and Pseudomonas chlororaphis JD37 stimulated alfalfa roots to secrete acidic and reductive agents as well as H2O2, which together mediated the rhizosphere Fenton reaction and converted α-Fe2O3 NMs into iron plaque rich in Fe(II)-silicate. Further verifications reproduced the Fenton reaction in vitro using α-Fe2O3 NMs and rhizosphere compounds, confirming the critical role of •OH in the oxidative degradation of PCB101. Significant reductions in PCB101 content by 18.6%, 42.9%, and 23.2% were respectively found in stem, leaf, and soil after a 120-d treatment, proving the effectiveness of this NMs-plant-rhizobacteria technique for simultaneously safe crop production and soil remediation. These findings can help expand the potential applications of nanobio interaction and its mediated iron plaque generation for both agricultural practice and soil remediation.
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