纳米零价铁（nanoscale zero-valent iron,nZVI）是指粒径在1-100 nm的零价铁颗粒,因其粒径小、还原能力强、比表面积大等优点被广泛应用于地下水和土壤的污染修复。细菌作为水和土壤生态系统的重要组成部分,将不可避免暴露于nZVI中,不同细菌因其结构上的差异,可能对nZVI暴露的反应不同,但目前有关nZVI暴露对不同细菌活性差异性的影响和相关机制的研究尚不多见。基于此,本实验以革兰氏阴性杆菌的代表菌大肠杆菌和革兰氏阳性球菌的代表菌金黄色葡萄球菌为研究对象,用平板计数法检测nZVI对两种细菌的毒性效应;并通过超景深三维视频显微镜和扫描电子显微镜观察以揭示nZVI和两种细菌之间的吸附行为差异;为了阐明nZVI与两种细菌吸附差异性的原因,本研究使用Zeta电位分析仪测试了 nZVI与两种细菌的表面电位,分析nZVI与两种细菌之间的静电作用,并通过红外光谱和三维荧光光谱检测两种细菌细胞膜成分的波谱在nZVI处理过程中的变化,分析nZVI与两种细菌之间的化学相互作用;此外,本研究还用Live/dead荧光染色法、DCFH-DA荧光探针法和过氧化氢酶活性检测试剂盒分别检测两种细菌的膜损伤、胞内活性氧含量和过氧化氢酶活性,以阐明nZVI灭活大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的具体机制。实验结果如下:（1）50、100、200和500 mg/L的nZVI对大肠杆菌灭活效率分别为43.70%、73.70%、97.22%和99.88%,对金黄色葡萄球菌的灭活效率分别为32.75%、48.54%、54.50%和81.82%,均呈现出随nZVI剂量增加,灭活效率逐渐增强的趋势;100 mg/L的nZVI分别处理大肠杆菌和金黄色葡萄球菌15、30、45和60 min后,大肠杆菌的灭活率分别为24.29%、57.79%、75.54%和85.93%,金黄色葡萄球菌的灭活率分别为14.31%、23.56%、29.01%和48.75%,均呈现出随处理时间的延长,灭活效率逐渐增强的趋势;且在相同的处理条件下,nZVI对大肠杆菌的灭活效率均高于金黄色葡萄球菌。（2）超景深三维视频显微镜和扫描电子显微镜检测结果发现,nZVI处理过程中,大肠杆菌迅速团聚,表面显著变粗糙,菌体严重受损,周围吸附大量nZVI;而金黄色葡萄球菌团聚较缓慢,菌体损伤较弱,周围吸附nZVI较少。以上结果提示,nZVI对大肠杆菌的吸附性强于金黄色葡萄球菌。（3）通过Zeta电位分析仪检测细菌表面电荷,以此揭示静电作用对吸附性差异的影响。结果发现,nZVI的等电点为5.6,在pH值为3、5、7、9和11时,nZVI和大肠杆菌表面的电位差为23.17 mV、21.45 mV、14.69 mV、13.2 mV和9.89 mV;nZVI和金黄色葡萄球菌表面的电位差分别为41.73 mV、26.15 mV、18.76 mV、11.93 mV和9.3 mV,随pH值降低,nZVI与两种细菌之间的电位差均呈现出逐渐增加的趋势;逐步降低反应体系的pH值至3、4和5时,100 mg/L nZVI对大肠杆菌的灭活效率分别为99.56%、98.93%和96.10%;对金黄色葡萄球菌的灭活效率分别为95.76%、62.40%和55.06%,均高于pH值为6.3时的灭活效率,说明静电力在一定程度上影响nZVI和细菌的吸附;另一方面,在同等pH值下,nZVI和金黄色葡萄球菌表面的电位差高于nZVI与大肠杆菌表面的电位差,但金黄色葡萄球菌与nZVI的吸附弱于大肠杆菌,说明静电力不是导致nZVI在不同细菌上吸附性差异的唯一因素。（4）此外,本研究从nZVI与细菌表面的化学作用来揭示两种细菌与nZVI之间的吸附性差异。红外光谱分析表明,nZVI处理后,大肠杆菌的蛋白、磷脂和多糖的红外吸收峰强度显著下调,且蛋白和磷脂红外吸收峰向低波数移动,多糖吸收峰未发生偏移,说明nZVI和大肠杆菌细胞膜上的脂质和脂蛋白等组分间发生了化学吸附,与多糖组分间的作用较弱;金黄色葡萄球菌体系中蛋白、磷脂和多糖的红外吸收峰强度下调缓慢,未出现特征吸收峰向低波数移动现象,说明nZVI和金黄色葡萄球菌的表面组分（主要是肽聚糖层的多糖物质）亲和力较差,从而导致二者间较弱的吸附作用。三维荧光光谱分析也证实了蛋白质是细菌与nZVI作用的重要组分。（5）nZVI处理过程中,大肠杆菌的细胞膜严重损伤,胞内ROS含量显著上调,ROS和细胞浓度的比值显著上调,过氧化氢酶和ROS的速率比显著下调,而金黄色葡萄球菌细胞膜损伤较弱,胞内ROS略微上调,ROS和细胞浓度的比值显著上调,过氧化氢酶和ROS的速率比先下调后显著上调。以上结果说明,nZVI吸附可以通过影响细胞膜损伤和氧化损伤影响细菌灭活过程。综上所述可知,nZVI对大肠杆菌的灭活效果强于金黄色葡萄球菌,且对大肠杆菌的吸附性强于金黄色葡萄球菌;吸附性差异主要由细菌表面组分差异导致,大肠杆菌外层的蛋白质和磷脂等比金黄色葡萄球菌表层的肽聚糖更易吸附nZVI;nZVI吸附引起细菌膜损伤,进而造成细菌胞内氧化应激和损伤。本研究从nZVI和细菌之间的界面作用着手,阐明了 nZVI对不同细菌的毒性效应差异和机制,为评估nZVI的生物安全性提供了实验依据。