土壤中廣泛存在著微生物異化鐵還原-再氧化過程，影響著碳、氮等營養元素以及重金屬等污染物的生物地球化學循環。土壤成分復雜，其中有機質與微生物和礦物相互作用關系密切，使得這些過程更加難以預測。腐殖質是土壤有機質（SOM）的主要成分，根據不同的提取條件可分為富里酸（FA）、胡敏酸（HA）和胡敏素（HM）。這些組分在化學性質和分子結構上存在著明顯差異，然而，其對鐵還原效率以及二次礦物生成的影響機制尚不清楚。

在氧化條件下，微生物還原產生的亞鐵和還原態腐殖質均能產生活性氧物種（ROS），包括超氧自由基、羥基自由基（.OH）等，值得注意的是，SOM同時也是.OH的猝滅劑，其分子量、分子組成、官能團、芳香性和飽和度決定著反應活性。因此，不同來源的同種有機質組分以及同一來源的不同有機質組分均可能影響.OH的產生機制，對于促進.OH的產生或猝滅.OH仍缺乏系統研究。同時，該過程也影響著溶解性有機質（DOM）的轉化，而FA、HA和HM的可溶性組分特征及其在微生物介導鐵氧化還原反應過程中的轉化目前仍缺乏相關研究。

鑒于此，中國科學院院士、中科院城市環境研究所朱永官團隊選取異化鐵還原菌模式菌株希瓦氏菌MR-1、水鐵礦和提取自黑土和泥炭的FA、HA和HM，研究氧化還原波動條件下SOM不同組分對微生物鐵還原和ROS產生過程的影響，探究不同體系中.OH產生路徑及相對貢獻，并表征氧化還原循環培養后DOM的變化。結果表明，厭氧條件下FA和HA由于具有較高的供受電子能力，作為電子穿梭體促進了微生物鐵還原過程；而好氧過程中HA抑制了.OH產量，主要因為其供電子能力強，能與產生的.OH快速反應。此外，不同有機質體系中.OH產生機制是不同的，FA參與的微生物-礦物體系中，.OH主要通過單電子轉移路徑產生，而HA和HM參與的體系中，單、雙電子轉移路徑同時存在。氧化還原循環后，HA的可溶性組分芳香度降低，而FA和HM的可溶性組分芳香度增加。研究結果有助于人們深入理解SOM參與的微生物驅動鐵氧化還原反應過程以及.OH生成的多重機制。

相關研究成果以Multiple effects of humic components on microbially mediated iron redox processes and production of hydroxyl radicals為題發表在Environmental Science&Technology上。

不同有機質組分介導微生物還原-再氧化過程中.OH產生機制