《Environmental Research》：Sonoporation-Mediated Bioremediation of DNAPLs: A Synergistic Approach Integrating Phase Redistribution and Genetic Augmentation
编辑推荐：
超声孔化介导原位基因转移高效降解土壤中多环芳烃，突破生物可利用性与代谢能力双重瓶颈。实验显示该技术使溶解态PHE降解率达98.16%（12天），较自然衰减提升26.5%，半衰期缩短43%。机制表明超声促进PHE相转移（增幅超30%）并成功导入功能基因至原微生物。
王晓阳|张文静|柴娟芬|华哲超|赵红宇|李淑欣|万波
地下水资源与环境重点实验室（吉林大学），教育部，长春，130021，中国
摘要
在土壤-地下水系统中，密集的非水相液体（DNAPLs）的持久存在是一个关键的环境挑战，传统的生物修复方法受到双重限制：生物可利用性不足和微生物代谢能力有限。本文提出了一种新的修复范式，通过声孔化介导的原位基因转移同时解决这些机制瓶颈。该方法利用声空化作用增强菲（PHE）的相转移，同时将来自菲降解菌株（假单胞菌属 PHE）的过氧化氢酶基因靶向传递到本土土壤细菌（中介芽孢杆菌属 Z）中。在全面的相特异性降解实验中，声孔化-DNA处理（SD）在12天内实现了98.16%的溶解相降解，比自然衰减提高了26.5%，并将半衰期缩短了43%（从6.19天降至3.53天）。机制研究表明，声孔化将菲从非水相转移到溶解相的效率提高了30%以上，qPCR分析验证了基因在转化后的本土菌株中的成功获取和表达。这种协同方法通过整合物理迁移和功能基因增强，从根本上重新定义了DNAPL的修复方式，有效摆脱了本土微生物的限制。该方法具有较高的生理兼容性，是传统生物强化方法的一种无添加剂替代方案，对优先考虑生态完整性和操作可持续性的持久性有机污染物修复策略具有更广泛的意义。
章节摘录
引言
密集的非水相液体（DNAPLs）污染物包括卤代烃、煤焦油和重质组分油（如杂酚油）（Mercer和Cohen，1990）。其中，煤焦油和杂酚油衍生的DNAPLs主要由多环芳烃（PAHs）组成，菲因其广泛存在和独特的分子结构而成为代表性污染物（Dai等人，2022；Ramaswami等人，2001；Redfern等人，2019；Shi等人，2025；Van
土壤样品采集与制备
土壤样品采集自中国天津的一个石油烃污染场地（东经117°08′，北纬39°16′），深度为地下10–30厘米。采集后，样品被运送到实验室，经过筛分（<2毫米），均质化，并在–20°C下储存直至分析。实验前，土壤经过风干、机械研磨并通过100目筛网（150微米孔径）处理以确保均匀性（Gu等人，2023；Zhao等人，2023）。
声孔化驱动的相重新分布增强了菲的生物可利用性
全面的相分析（图1a）显示，声孔化显著改变了菲在土壤各相中的分布。在未经处理的土壤（N组）中，菲主要存在于非水相（NAPL：59.4%），溶解相（DP：13.3%）中的含量较低，表明其生物可利用性较低。经过声孔化处理（S组）后，NAPL浓度下降了5.1毫克/千克，而DP浓度增加了4.43毫克/千克，实现了菲从疏水聚集态向溶解态的有效转移
声孔化引起的相重新分布：一种物理生物可利用性增强机制
定量相重新分布分析显示，NAPL向DP的转移显著增加，阐明了声孔化在缓解异质土壤基质中质量转移限制方面的有效性。具体而言，我们的结果表明，声孔化处理使菲的分布从主要存在于非水相（N组中为59.4%）转变为显著增加的溶解相可利用性，DP浓度增加了4.43毫克/千克，而NAPL浓度下降
结论
所展示的协同增强效果对于实际应用具有重大潜力，特别是在低渗透性土壤基质中，其中有限的污染物生物可利用性是生物修复效率的主要限制因素（Yan等人，2016）。从实际应用的角度来看，这种综合方法相比传统修复策略具有多个优势。首先，通过利用本土微生物作为功能基因元素的宿主，它
CRediT作者贡献声明
万波：验证。 柴娟芬：监督、研究、数据管理。 华哲超：撰写——审阅与编辑、验证、监督。 赵红宇：可视化、软件、数据管理。 李淑欣：验证、研究。 张文静：撰写——审阅与编辑、监督、资源获取、方法论、资金争取、概念构思。 王晓阳：撰写——初稿、可视化、验证、软件、方法论、正式分析、数据管理、概念构思
数据可用性
本研究使用的所有数据均见于文章及其补充信息文件中。
出版同意
所有作者均已阅读并同意提交该手稿进行发表。
利益冲突声明
? 作者声明他们没有已知的可能会影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
本工作得到了国家重点研发计划（项目编号：2023YFC3706002）和国家自然科学基金（资助编号：42177047）的支持。
