科研動態----中國科學院煙臺海岸帶研究所

煙臺海岸帶所在濕地電微生物驅動產甲烷過程研究取得新進展

發布時間：19-09-18

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　　甲烷是一種重要的溫室氣體，大氣甲烷濃度呈現逐年上升的態勢，其中濕地是最大的自然源。深入了解甲烷的產生過程對于認識濕地甲烷的排放規律至關重要。

中國科學院煙臺海岸帶研究所“電微生物學”團隊繼證實濕地土壤中存在電子驅動的古菌還原二氧化碳產甲烷過程后（Environmental Science: Nano, 2018, 5, 436），團隊在黃河三角洲原位關鍵帶（紅色夾粘層）中發現電微生物可驅動礦物的轉化（將不導電的三價鐵礦物轉化成具有導電性的磁鐵礦）。紅色夾粘層中生物源的磁鐵礦可顯著提高產甲烷古菌的競爭力，更加有效地利用電子以還原二氧化碳產生甲烷。另外，團隊綜合利用土壤學、微生物學，材料學、電化學等學科的相關技術，研究發現在濕地土壤和人工厭氧系統中均存在電子驅動的乙酸歧化過程。借助模型分析、熱力學和自然豐度碳同位素分餾等手段進一步證實了上述過程顯著貢獻甲烷的產生。相關研究緊密圍繞“認知海岸帶規律”主題，為進一步了解電微生物參與下的濕地甲烷排放提供了新的認識。相關研究發表在Chemical Engineering Journal、Science of the Total Environment 、Catena等雜志上。

圖1. 黃河三角洲濕地紅色夾粘層存在礦物的轉化及其影響的甲烷產生過程

圖2. 同時存在電子驅動的二氧化碳還原和乙酸歧化過程

相關論文：

1. Leilei Xiao, Ran Sun, Peng Zhang, Shiling Zheng, Yang Tan, Jiajia Li, Yuechao Zhang, Fanghua Liu*, 2019. Simultaneous intensification of direct acetate cleavage and CO₂ reduction to generate methane by bioaugmentation and increased electron transfer. Chemical Engineering Journal 122229.

2. Leilei Xiao, Wenchao Wei, Min Luo, Hengduo Xu*, Dawei Feng, JIafeng Yu, Jiafang Huang, Fagnhua Liu*, 2019. A potential contribution of a Fe(III)-rich red clay horizon to methane release: Biogenetic magnetite-mediated methanogenesis. Catena 181, 104081.

3. Jiajia Li^#, Leilei Xiao^#*, Shiling Zheng, Yuechao Zhang, Min Luo, Chuan Tong, Hengduo Xu, Yang Tan, Jinchao Liu, Oumei Wang, Fanghua Liu*, 2018.A new insight into the strategy for methane production affected by conductive carbon cloth in wetland soil: Beneficial to acetoclastic methanogenesis instead of CO₂ reduction. Science of The Total Environment 643, 1024-1030.

4. Leilei Xiao, Fanghua Liu*, Hengduo Xu, Dawei Feng, Jinchao Liu, Guangxuan Han, 2019. Biochar promotes methane production at high acetate concentrations in anaerobic soils. Environmental Chemistry Letters 17, 1347–1352.