铁还原条件下产物甲烷的情况及影响

在长达51 周的反应期中，添加了FeOOH 的哈德逊河沉积物微环境顶空气体中几乎没有甲烷检出（＜0.1%），表明产甲烷作用被完全抑制。与此同时，在添加了FeOOH 的格拉斯河沉积物微环境中甲烷产量比未添加FeOOH的微环境则有明显的下降（图5.1）。反应51 周后，G-1-Fe 组和G-2-Fe 组的甲烷总量分别达到8.51 ±0.25 mmol/kg 和10.19 ±0.25 mmol/kg，比未添加FeOOH 的G-1 组和G-2 组减少了30%～40%。这说明Fe（III）在一定程度上减弱了格拉斯河沉积物微环境中的产甲烷作用。此前大量研究也发现沉积物中Fe（III）的存在会对甲烷生成起到抑制作用［143-147］。一般认为，这种抑制是由于产甲烷菌和铁还原菌对碳源/能量源如乙酸和H2等的竞争引起的［136，137，146，148］。研究者还发现Methanosarcina barkeri 和Methanococcus voltaei两种产甲烷菌同时具备还原Fe（III）的能力，当体系中存在Fe（III）的时候，这些产甲烷菌转而利用Fe（III）作为终端电子受体进行呼吸作用，从而表现为产甲烷作用受到抑制［143，147］。而一般认为，产甲烷作用被抑制的程度主要由沉积物体系中铁还原菌的活性和可利用的电子供体量决定［149，150］。这可以解释贫碳且本底Fe 含量较低的哈德逊河沉积物，在添加FeOOH 后产甲烷作用几乎被完全抑制。而在富碳且本底Fe 含量较高的格拉斯河沉积物中添加FeOOH 仅会一定程度上减弱产甲烷作用。

图5.1 添加FeOOH 的沉积物微环境中甲烷产量随时间的变化(www.xing528.com)

G：格拉斯河无多氯联苯对照；G-1：格拉斯河添加PCB Mixture 1；G-2：格拉斯河添加PCB Mixture 2；G-1-Fe：格拉斯河添加PCB Mixture 1 和FeOOH；G-2-Fe：格拉斯河添加PCB Mixture 2 和FeOOH；数据点为微环境样品的平均值（n=3）；误差棒代表标准方差。