电活性生物膜（Electrochemically Active Biofilms, EABs）是由电活性微生物及其胞外聚合物组装形成的一类导电性生命集合体，在生物修复、能量转化和生物传感等环境应用中展现出重要潜力。EABs通过胞外电子传递（EET）实现微生物与固相载体之间的电子交换，其分级结构与空间异质性直接决定电子传输效率与生物膜功能表现。然而，现有研究对EABs内部微环境梯度、结构组成、电子传递路径及代谢活性异质性的系统认知仍不完整，成为制约微生物电化学技术进一步发展与应用的关键瓶颈。

近日，郑州大学生态与环境学院刘攀攀副教授在环境领域权威期刊Environmental Science & Technology上发表题为《Spatial Heterogeneity in Electrochemically Active Biofilms: Mechanism, Measurement, and Future Perspectives》（DOI: 10.1021/acs.est.5c16170）的综述论文，系统梳理了EABs空间异质性的机制、表征方法与未来发展方向。

该综述以电极表面形成的EABs为切入点，从物理化学微环境梯度（底物浓度、pH、氧化还原电位）、生物膜结构组成（EPS空间分布、微生物群落分层、基因表达异质性）、电子传递机制（细胞色素、导电纳米线、氧化还原介体的分区协同）以及生物膜导电性与代谢活性的空间差异等多个维度，全面剖析了EABs内部异质性的形成机理与测量方法。作者比较了微电极探测、共聚焦激光扫描显微镜、纳米二次离子质谱、叉指电极阵列、原位荧光传感等技术在解析EABs空间异质性方面的适用性与局限性，并提出未来应重点发展先进原位成像技术、基因编辑手段和空间组学方法，深入揭示生物膜异质性的动态演化规律，同时将研究拓展至土壤、沉积物、生物腐蚀界面及人体肠道等复杂生态系统。该工作为优化微生物电极设计、反应器构型与运行策略提供了系统的理论参考，对推动EABs在能源转化、生物地球化学循环、环境修复以及健康领域的应用具有重要指导意义。