本次分享一篇由復旦大學張繼彪團隊在《Science of the Total Environment》上發表的一篇學術論文“Coupled effects of redox-active substances and microbial communities on reactive oxygen species in rhizosphere sediments of submerged macrophytes”。

活性氧物質（ROS）在元素循環和污染物動態中發揮著至關重要的作用，但在沉水植物根際中的ROS變化及其機制研究較少。本研究調查了苦草（Vallisneria natans）根際中ROS、氧化還原活性物質和微生物群落的光暗循環波動和周期性變化。結果顯示，O₂•?和•OH的產生持續且顯著的晝夜波動，分別從27.6 ± 3.7到61.7 ± 3.0 μmol/kg FW和從131.0 ± 6.8到195.4 ± 8.7 μmol/kg FW，與氧化還原活性物質同時波動。在V. natans生長期，根際中的ROS含量高于非根際沉積物，呈現增加-減少趨勢。冗余分析結果表明，水溶性酚類、真菌和細菌是影響根際中ROS產生的主要原因，分別貢獻了74.0%、17.3%和4.4%。偏最小二乘路徑建模的結果強調了氧化還原活性物質和微生物代謝的耦合效應。我們的發現還展示了ROS在沉水植物根際沉積物中的降解作用。本研究為ROS相關的根際效應提供了實驗證據，并為基于沉水植物的生態恢復提供了進一步的見解。 

在本文中，平面光極（Planar Optodes）被用作一種技術工具，以在微觀尺度上（亞毫米級空間分辨率）測定根際沉積物中的溶解氧（O₂）含量。這項技術是在光暗周期（12小時光照和12小時黑暗）下進行的，用于評估溶解氧在苦草（Vallisneria natans）根際剖面中的分布情況。通過這種技術，研究人員能夠觀察到在根際附近O₂含量的不均勻分布，這些分布模式呈現出類似根部的結構。

平面光極技術是當今先進的光電傳感技術之一，智感環境團隊基于這種技術，相繼開發出了一種封閉式平面光極設備(PO2100)和一種便攜式平面光極設備(PO1100)，可實現沉積物/土壤/植物根際/水體中pH、DO和CO₂的實時高分辨率檢測，這在光電傳感技術領域是一項重要的突破。