中国水产科学研究院黑龙江所北方主养品种营养饲料与品质调控创新团队开展的“仿生酶绿色合成及水产养殖废水中磺胺甲恶唑可持续降解研究”取得突破，相关成果“Green synthesis of a histidine-copper biomimetic enzyme for sustainable degradation of sulfamethoxazole in aquaculture wastewater”发表于JCR 1区期刊《Journal of Environmental Chemical Engineering》。
磺胺甲恶唑（SMX）作为典型磺胺类抗生素，在集约化水产养殖中被广泛应用，导致其在水环境中持续存在，诱导耐药基因传播、破坏水生态平衡，对水生生物与人体健康构成潜在风险。当前水体中抗生素去除技术存在降解不彻底、易造成二次污染等不足，而仿生酶具有结合生物特异性与化学稳定性优势，成为水体污染修复的前沿方向，但兼具高效、低毒、适配水产养殖环境的铜基仿生酶材料仍有待开发。
本研究以水产养殖适配原料一步水热法成功合成新型仿生酶催化剂（HCu）。表征结果表明，HCu 呈针状纤维多孔结构，存在 Cu+/Cu2+ 混合价态配位结构。系统研究表明，HCu/H?O?体系在最优条件下对SMX降解率达98.04%，在 pH 3.0–11.0 宽范围内去除率保持91.36%以上，表现出优异的pH适应性；在含腐殖酸、多种无机离子的复杂养殖废水中，仍展现出强抗干扰能力和良好的环境适配性。该催化剂循环稳定性突出，经5次连续使用后催化活性保留超85%，且金属离子浸出量极低。机理研究明确，HCu 活化 H?O?可同步产生羟基自由基、单线态氧和超氧自由基，其中自由基是驱动SMX降解的核心活性物种；SMX经S-N键断裂、羟基化、开环等路径降解，生成的中间产物生态毒性显著低于母体化合物，实现低毒化降解。此外，该催化剂对多种其他磺胺类抗生素具备广谱降解活性，在实际养殖水、河流水等真实水体中仍保持高效去除能力。
该研究构建适配水产养殖场景的氨基酸/金属仿生酶催化体系，突破传统材料稳定性瓶颈，为水产养殖废水中抗生素污染的绿色可持续修复提供了全新技术路径，也为环境友好型高性能催化材料的设计开发提供新思路，对保障水产养殖环境安全、推动绿色健康养殖具有重要科学价值与应用前景。
本研究得到国家自然科学基金、黑龙江省重点研发计划、中央级公益性科研院所基本科研业务费专项等项目资助。
日期：2026-07-01
