本(ben)次分(fen)享(xiang)壹(yi)篇(pian)由農業(ye)和(he)農村部(bu)農業(ye)環境保護(hu)研究(jiu)所(suo)研究(jiu)團(tuan)隊(dui)在(zai)《Journal of Cleaner Production》上發表(biao)的壹(yi)篇學術(shu)論(lun)文(wen)：Non-sealed water hastens the efficiency of microbial electrochemical remediation system。本文主(zhu)要探(tan)討了(le)在(zai)微(wei)生物(wu)電化學(xue)修(xiu)復(fu)系統(tong)（Microbial Electrochemical Systems, MES）中不(bu)同水密(mi)封水平(ping)對石油(you)烴汙染土壤修(xiu)復(fu)效率的影(ying)響(xiang)。
摘(zhai)要(yao)：土壤石油(you)烴汙染已成(cheng)為(wei)壹(yi)個全(quan)球性(xing)問題，微(wei)生物(wu)修復(fu)技術(shu)是(shi)壹(yi)種(zhong)友好(hao)的技術(shu)。電子受(shou)體(ti)的缺乏(fa)和(he)功(gong)能微(wei)生物(wu)活性(xing)低(di)是(shi)限(xian)制(zhi)因(yin)素(su)，而這(zhe)些(xie)可以(yi)通(tong)過(guo)土壤微(wei)生物(wu)電化學(xue)系統(tong)（MES）來(lai)克(ke)服。使(shi)用石油(you)烴汙染的(de)土壤作為(wei)基質(zhi)，構(gou)建了(le)具(ju)有(you)四(si)種(zhong)不(bu)同水密(mi)封水平(ping)的土壤MES，以(yi)優(you)化系統(tong)配(pei)置(zhi)。經過(guo)65天的運行，低(di)水位(wei)組(zu)（MES0）的(de)累積(ji)電荷為(wei)1282 C，而最(zui)高水位(wei)組(zu)（MES5）僅(jin)為(wei)151 C。與(yu)原(yuan)始土壤（OS）相(xiang)比(bi)，MES0中靠近(jin)陽(yang)極(ji)和(he)陰(yin)極的(de)烴類去除率分別(bie)為(wei)28%-30%，比(bi)MES5中(zhong)的(de)高出4%-11%。此(ci)外(wai)，共生(sheng)網絡(luo)分析顯示，在(zai)MES0中，細菌、真(zhen)菌和(he)古菌群落中(zhong)正(zheng)向(xiang)聯系的(de)主(zhu)導性(xing)高於(yu)MES5和(he)OS。在(zai)MES0中，細菌的分布(bu)更(geng)為(wei)密(mi)集，並且連接(jie)到更多密(mi)切(qie)相(xiang)關的群組(zu)，與(yu)MES5以(yi)及OS中的相比具有(you)更(geng)高的(de)相(xiang)互作用。與(yu)細菌相反，MES5更有(you)利(li)於(yu)真(zhen)菌和(he)古菌群落的(de)生長(chang)和(he)連(lian)接(jie)。上述變化(hua)歸因(yin)於(yu)溶(rong)解(jie)氧(yang)、氧(yang)化(hua)還原電位(wei)和(he)電阻(zu)的(de)降低(di)，這(zhe)些(xie)因(yin)素(su)轉移了(le)電子受(shou)體(ti)，因(yin)而促(cu)進(jin)了(le)土壤中(zhong)電子和(he)底(di)物(wu)的傳(chuan)遞(di)過(guo)程(cheng)，表(biao)明細菌與(yu)真(zhen)菌和(he)古菌在(zai)MES中烴類去除機(ji)制(zhi)中(zhong)協(xie)同作用。我(wo)們(men)的發現揭(jie)示了(le)低(di)水位(wei)密(mi)封對(dui)MES性(xing)能的優化(hua)，通過(guo)詳細概(gai)述了(le)土壤MES中(zhong)細菌、真(zhen)菌和(he)古菌的協同行為(wei)特征。
在(zai)本文(wen)中，微(wei)電極被(bei)用於(yu)原(yuan)位(wei)測(ce)量土壤微(wei)生物(wu)電化學(xue)系統(tong)（MES）中的溶(rong)解(jie)氧(yang)（DO）、氧(yang)化(hua)還原電位(wei)（Rd）、以(yi)及氫氣(qi)（H2）。微(wei)電極在(zai)測量前需(xu)要(yao)經過(guo)壹夜(ye)的(de)極(ji)化(hua)處(chu)理以(yi)獲(huo)得穩(wen)定的(de)信號，然後根據(ju)壹定的(de)步長(chang)（1毫米(mi)）、等(deng)待時間（15秒）和(he)測(ce)量時間（15秒）進(jin)行土壤中(zhong)不(bu)同深(shen)度的測(ce)量。微(wei)電極技術(shu)提(ti)供了(le)對(dui)土壤MES系統(tong)中關鍵環境參(can)數(shu)的(de)高分(fen)辨(bian)率測量，有(you)助於深入(ru)理解(jie)微(wei)生物(wu)電化學(xue)修(xiu)復(fu)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)復(fu)雜(za)相互作用。
結(jie)論(lun)：本(ben)研究(jiu)證(zheng)明了(le)在(zai)石油(you)汙染土壤的(de)微(wei)生物(wu)電化學(xue)修(xiu)復(fu)系統(tong)中，使(shi)用低(di)水位(wei)（MES0）而不(bu)是(shi)高水位(wei)（MES5）是(shi)壹(yi)種(zhong)有(you)效(xiao)的(de)方(fang)法，有(you)助於產生電力和(he)去除總(zong)石油(you)烴（TPH）。這(zhe)是(shi)因(yin)為(wei)它重(zhong)塑了(le)土壤微(wei)生物(wu)群落結(jie)構(gou)，增(zeng)加了(le)細菌之間的相互作用，並決定了(le)它們(men)的關鍵物(wu)種(zhong)，同時(shi)也(ye)增(zeng)強了(le)石油(you)功(gong)能降解(jie)基因(yin)的(de)活(huo)性(xing)。相(xiang)反(fan)，高水位(wei)有(you)助於真(zhen)菌和(he)古菌群落的(de)增(zeng)殖。在(zai)土壤MES中(zhong)的(de)生物(wu)電流刺激(ji)下，形(xing)成(cheng)了(le)細菌、真(zhen)菌和(he)古菌群落之間的協同關(guan)系，在(zai)共代(dai)謝各種(zhong)元(yuan)素(su)（即(ji)碳、氮、硫(liu)、鐵(tie)、錳和(he)氫(qing)）的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)，全(quan)面調(tiao)節系統(tong)性(xing)能。這(zhe)些(xie)差異(yi)的主(zhu)要貢(gong)獻者(zhe)是(shi)土壤層(ceng)中(zhong)溶解(jie)氧(yang)的(de)數(shu)量，它決定了(le)電力生成(cheng)和(he)TPH去除。總(zong)之，這(zhe)些(xie)結果(guo)為(wei)理解(jie)低(di)水位(wei)和(he)高水位(wei)供(gong)水土壤MES中(zhong)微(wei)生物(wu)相互作用提(ti)供(gong)了(le)見(jian)解(jie)。
智(zhi)感(gan)環境是(shi)國(guo)內為(wei)數(shu)較(jiao)少(shao)能夠實現(xian)微(wei)電極系統(tong)開發和(he)商(shang)業(ye)化推廣(guang)的公(gong)司(si)，並創(chuang)新性(xing)地(di)推(tui)出了(le)微(wei)電極多通道分析系統(tong)，可以(yi)同步(bu)高分(fen)辨(bian)率檢測(ce)pH、DO、Eh、H2S等(deng)多種(zhong)指(zhi)標實現(xian)了(le)我(wo)國(guo)在(zai)該(gai)技術(shu)領域(yu)的彎道超車。Easysensor微(wei)電極的(de)設(she)計特殊，它的(de)穿刺能力可深(shen)入(ru)水體(ti)、生(sheng)物(wu)膜、顆(ke)粒汙泥(ni)、植(zhi)物(wu)的根(gen)莖葉以(yi)及液體與(yu)固(gu)體的(de)擴散(san)邊(bian)界層(ceng)，為(wei)微(wei)生態(tai)和(he)微(wei)區(qu)研究(jiu)提(ti)供(gong)了(le)強有(you)力的工具(ju)。這(zhe)款(kuan)微(wei)電極的(de)末(mo)端細至微(wei)米級(ji)別，在(zai)不(bu)破(po)壞(huai)被測(ce)對(dui)象結構(gou)和(he)生(sheng)理活(huo)性(xing)的(de)前(qian)提下，快(kuai)速刺(ci)入(ru)樣品(pin)內(nei)部，實現(xian)對微(wei)環境的(de)精確測(ce)量。
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