活性氧介导有机物腐殖化转化的分子机制与环境调控：基于整合分析的碳循环新视角

本研究通过meta分析系统揭示了活性氧(ROS)在有机质转化中的双重调控机制：H2O2/·OH等ROS既能加速有机物分解(DOC增加81.7%)，又能促进腐殖酸(HA)形成(提升19.2%)和聚合度(DP提高29.2%)，为土壤固碳和废弃物资源化提供了理论依据。

　　

在全球碳中和大背景下，有机质的转化与稳定机制成为环境科学领域的研究热点。活性氧物种(ROS)如同自然界的"分子剪刀"，在土壤和废弃物处理中扮演着双重角色——既能切割有机分子促进分解，又能缝合碎片形成稳定的腐殖质。然而，这种看似矛盾的作用机制长期以来存在争议：为什么同样的氧化剂在不同环境下会产生截然不同的转化效率？微生物群落如何响应ROS的氧化压力？这些问题直接关系到土壤碳汇功能的调控和有机废弃物资源化利用的效率。

中国农业大学的研究团队在《Journal of Environmental Sciences》发表的最新研究中，通过创新的meta分析方法，系统解析了ROS驱动有机质腐殖化的分子机制。研究人员筛选了2000-2024年间Web of Science和PubMed的全球研究数据，运用随机效应模型和亚组分析，量化评估了H₂O₂、O₂^-、·OH等ROS对有机质组分转化的影响。研究特别关注了不同ROS生成途径（化学法、微生物法、物理场辅助法）的调控差异，并分析了温度、底物类型等环境因子的调节作用。

研究结果揭示出ROS作用的"双刃剑"特性：一方面显著提高溶解性有机碳(DOC)81.7%，降低总有机质(OM)9.9%和碳氮比(C/N)19.5%；另一方面促进腐殖酸(HA)形成19.2%并提升聚合度(DP)29.2%。污泥中的OM降解率最高，而秸秆则表现出最显著的HA和DP增加。高温条件下，微生物与物理方法的协同作用能显著提升有机质稳定性，并富集放线菌门(Actinobacteria)等关键功能菌群。

在机制层面，研究阐明了ROS通过三重路径调控腐殖化：Fenton反应产生的·OH破坏木质素顽固结构；铁-有机复合物的氧化解离释放活性片段；微生物电子传递链生成的ROS作为酶促反应的电子受体。这些发现为开发定向调控有机质转化的环境技术提供了理论支撑，特别是在污泥堆肥强化和土壤碳汇提升方面具有重要应用价值。

该研究的创新性在于首次通过定量分析揭示了ROS介导腐殖化的"降解-重组"动态平衡规律，建立了不同环境条件下ROS作用效能的预测模型。未来研究可进一步探索ROS-微生物-矿物三相界面的分子互作机制，为实现"双碳"目标下的有机废弃物精准调控提供科学依据。