生物质炭中存在大量的持久性自由基（persistent free radicals，PFRs）。伴随着生物质炭施用，PFRs大量进入环境中，并广泛地参与环境化学过程。目前研证明，PFRs可以促进环境化学过程中的电子传递速率。但是，PFRs参与微生物主导的细胞外电子转移过程仍知之甚少。本论文研究了生物质炭中PFRs对Shewanella oneidensis MR-1（MR-1）胞外电子传递和Cr(VI)还原过程的影响。动力学实验结果表明，在生物炭存在下，MR-1对Cr(VI)的生物还原率从31%提高到70%。在Cr(VI)还原过程中，MR-1向胞外分泌氧化还原活性物质。其中，黄素单核苷酸（FMN）还原酶是主导胞外电子传递速率的关键电子穿梭体，且该电子传递过程不依赖于c-型细胞色素。通过对细胞代谢热检测发现MR-1氧化小分子有机酸，从而产生[H]，并使得FMN还原酶处于还原态。随后，通过与生物质炭接触，FMN还原酶还原PFRs。加入生物质炭后，可显著提高MR-1胞内活性氧浓度。所以，FMN还原酶与PFRs之间的电子传递过程可能为单电子过程。随着胞内活性氧浓度升高，MR-1会向胞外排除活性氧物质，进而形成胞外O₂^-·。胞外的O₂^-·可以在生物质炭中PFRs的参与下，加快Cr(VI)还原。这些发现揭示了黄素物质和PFRs之间的作用机制，以及PFRs在促进胞外电子转移过程中的关键作用。
 

胞外电子传递，持久性自由基，活性氧，黄素，氧化还原循环