💡这项突破是什么?
溶解性有机质（DOM）广泛存在于自然环境中，富含多种氧化还原活性官能团，在微生物电子传递过程中发挥关键作用，进而影响元素的生物地球化学循环与污染物的环境归趋。在稻田周期性水文波动条件下，亚铁氧化一方面可生成活性氧（ROS）并氧化 DOM，另一方面会形成次生铁氧化物并对 DOM 发生吸附分馏，从而驱动其分子结构与组分的重塑。然而，亚铁氧化驱动的DOM转化过程中其电子交换能力如何变化尚不清楚。针对上述科学问题，广东省科学院生态环境与土壤研究所李芳柏研究团队研究发现：亚铁氧化可通过吸附分馏和ROS氧化共同增强DOM的电子交换能力，其中吸附分馏贡献占主导。基于傅里叶变换离子回旋共振质谱（FT-ICR MS）分析，亚铁氧化使DOM的多酚类和高不饱和酚类组分分别增加26.3%和24.4%，富集了可介导电子传递的醌基和酚羟基官能团。进一步地，将 FT-ICR MS 分子信息与机器学习结合分析表明，亚铁氧化过程通过选择性吸附高分子量芳香族和羧酸类化合物，进而富集低分子量、富含醌/酚/硫结构的氧化还原活性组分，从而在分子层面强化 DOM 的电子交换能力。该过程显著促进了DOM介导的微生物胞外电子传递，从而在淹水期稻田土壤中增强铁还原，并耦合砷释放，最终可能提高土壤砷的生物有效性，对粮食安全构成潜在风险。该研究揭示了DOM在铁循环驱动下的结构演化机制及其环境效应，为理解铁氧化驱动DOM转化及其生态环境影响提供了新的视角。 以上成果以副封面论文发表在环境科学权威期刊 Environmental Science & Technology，刘凯和迟家霖博士为论文第一作者，李芳柏研究员为通讯作者。本研究得到国家基金创新群体项目、国家基金区域联合基金项目、广东省科学院发展专项等资助。
亚铁氧化驱动溶解性有机质电子交换能力增强的机制示意图
副封面图论文信息：Kai Liu, Jialin Chi, Liping Fang, Minwen Huang, Shiyin Wu, Xiangjun Meng, Thomas Borch, Fangbai Li. Ferrous Oxidation-Driven Adsorptive and Oxidative Transformation Boosts Electron Exchange Capacity of Dissolved Organic Matter: Environmental Implications. Environ. Sci. Technol. 2025, 59(48): 25926-25937论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.5c13400（土壤化学与污染控制研究团队 刘凯/供稿）
亚铁氧化驱动溶解性有机质电子交换能力增强的机制示意图副封面图论文信息：Kai Liu, Jialin Chi, Liping Fang, Minwen Huang, Shiyin Wu, Xiangjun Meng, Thomas Borch, Fangbai Li. Ferrous Oxidation-Driven Adsorptive and Oxidative Transformation Boosts Electron Exchange Capacity of Dissolved Organic Matter: Environmental Implications. Environ. Sci. Technol. 2025, 59(48): 25926-25937论文链接：https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.est.5c13400（土壤化学与污染控制研究团队 刘凯/供稿）
