Structural characteristics of humic acid in sediments of Lake Taihu and its influence on methanogenesis

腐殖酸(HA)通过与产甲烷过程竞争电子抑制甲烷产生，是一种湖泊温室气体减排的自然策略。目前关于湖泊不同生境类型中腐殖酸结构特征及其对产甲烷过程的影响还缺乏系统性的认识。本研究旨在系统分析太湖不同区域沉积物中腐殖酸的结构特征及其对产甲烷的影响。采样区域涵盖东太湖、梅梁湾、湖心区和大浦口，分别采集表层沉积物进行定量分析。通过傅里叶红外光谱、分光光度法、元素分析、电子转移能力测量和醌类基团的定量测量，表征了HA含量、结构特征及氧化还原特性(包括电子接受能力(EAC)和电子供给能力(EDC))。结果表明，太湖4个区域的HA含量及其氧化还原特性存在显著空间差异。草型湖区(如东太湖)沉积物HA含量最高，而藻型湖区沉积物HA的EAC最强。相关性分析显示，HA的EAC与沉积物碳氮比呈显著负相关，与HA的芳香缩合度呈显著正相关。为了进一步明确太湖HA对产甲烷过程的影响，本研究在产甲烷菌富集体系中探究不同EAC的HA对产甲烷过程的影响，并通过测定甲烷累积量和辅酶F420相对活性来检测产甲烷过程。结果表明，随着HA的EAC增加，HA对产甲烷过程的抑制作用越显著，辅酶F420相对活性越低。这一发现表明湖泊HA的EAC通过抑制产甲烷菌活性，进而抑制甲烷的产生。未来的研究应进一步关注不同基质对湖泊HA形成机制的影响，以及影响HA的EAC的关键因素，以全面理解湖泊HA在气候变化调控中的潜在作用。