本次分享一篇由农业和农村部农业环境保护研究所研究团队在《Journal of Cleaner Production》上发表的一篇学术论文：Non-sealed water hastens the efficiency of microbial electrochemical remediation system。本文主要探讨了在微生物电化学修复系统（Microbial Electrochemical Systems, MES）中不同水密封水平对石油烃污染土壤修复效率的影响。
摘要：土壤石油烃污染已成为一个全球性问题，微生物修复技术是一种友好的技术。电子受体的缺乏和功能微生物活性低是限制因素，而这些可以通过土壤微生物电化学系统（MES）来克服。使用石油烃污染的土壤作为基质，构建了具有四种不同水密封水平的土壤MES，以优化系统配置。经过65天的运行，低水位组（MES0）的累积电荷为1282 C，而最高水位组（MES5）仅为151 C。与原始土壤（OS）相比，MES0中靠近阳极和阴极的烃类去除率分别为28%-30%，比MES5中的高出4%-11%。此外，共生网络分析显示，在MES0中，细菌、真菌和古菌群落中正向联系的主导性高于MES5和OS。在MES0中，细菌的分布更为密集，并且连接到更多密切相关的群组，与MES5以及OS中的相比具有更高的相互作用。与细菌相反，MES5更有利于真菌和古菌群落的生长和连接。上述变化归因于溶解氧、氧化还原电位和电阻的降低，这些因素转移了电子受体，因而促进了土壤中电子和底物的传递过程，表明细菌与真菌和古菌在MES中烃类去除机制中协同作用。我们的发现揭示了低水位密封对MES性能的优化，通过详细概述了土壤MES中细菌、真菌和古菌的协同行为特征。
在本文中，微电极被用于原位测量土壤微生物电化学系统（MES）中的溶解氧（DO）、氧化还原电位（Rd）、以及氢气（H2）。微电极在测量前需要经过一夜的极化处理以获得稳定的信号，然后根据一定的步长（1毫米）、等待时间（15秒）和测量时间（15秒）进行土壤中不同深度的测量。微电极技术提供了对土壤MES系统中关键环境参数的高分辨率测量，有助于深入理解微生物电化学修复过程中的复杂相互作用。
结论：本研究证明了在石油污染土壤的微生物电化学修复系统中，使用低水位（MES0）而不是高水位（MES5）是一种有效的方法，有助于产生电力和去除总石油烃（TPH）。这是因为它重塑了土壤微生物群落结构，增加了细菌之间的相互作用，并决定了它们的关键物种，同时也增强了石油功能降解基因的活性。相反，高水位有助于真菌和古菌群落的增殖。在土壤MES中的生物电流刺激下，形成了细菌、真菌和古菌群落之间的协同关系，在共代谢各种元素（即碳、氮、硫、铁、锰和氢）的过程中，全面调节系统性能。这些差异的主要贡献者是土壤层中溶解氧的数量，它决定了电力生成和TPH去除。总之，这些结果为理解低水位和高水位供水土壤MES中微生物相互作用提供了见解。
智感环境是国内为数较少能够实现微电极系统开发和商业化推广的公司，并创新性地推出了微电极多通道分析系统，可以同步高分辨率检测pH、DO、Eh、H2S等多种指标实现了我国在该技术领域的弯道超车。Easysensor微电极的设计特殊，它的穿刺能力可深入水体、生物膜、颗粒污泥、植物的根茎叶以及液体与固体的扩散边界层，为微生态和微区研究提供了强有力的工具。这款微电极的末端细至微米级别，在不破坏被测对象结构和生理活性的前提下，快速刺入样品内部，实现对微环境的精确测量。
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