Photo-methanification of aquatic dissolved organic matters with different origins under aerobic conditions: Non-negligible role of hydroxyl radicals

化学 激进的 水生生态系统 环境化学 傅里叶变换离子回旋共振 富营养化 甲烷 溶解有机碳 光化学 离子 有机化学 营养物
作者
Jikang You,Fei Liu,Yongwu Wang,Chongsen Duan,Lu Zhang,Huishan Li,Junjian Wang,Huacheng Xu
出处
期刊:Water Research [Elsevier BV]
卷期号:256: 121609-121609 被引量:19
标识
DOI:10.1016/j.watres.2024.121609
摘要

Lingering inconsistencies in the global methane (CH4) budget and ambiguity in CH4 sources and sinks triggered efforts to identify new CH4 formation pathways in natural ecosystems. Herein, we reported a novel mechanism of light-induced generation of hydroxyl radicals (•OH) that drove the production of CH4 from aquatic dissolved organic matters (DOMs) under ambient conditions. A total of five DOM samples with different origins were applied to examine their potential in photo-methanification production under aerobic conditions, presenting a wide range of CH4 production rates from 3.57×10−3 to 5.90×10−2 nmol CH4 mg-C−1 h−1. Experiments of •OH generator and scavenger indicated that the contribution of •OH to photo-methanificaiton among different DOM samples reached about 4∼42%. In addition, Fourier transform infrared spectroscopy and Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry showed that the carbohydrate- and lipid-like substances containing nitrogen-bonded methyl groups, methyl ester, acetyl groups, and ketones, were the potential precursors for light-induced CH4 production. Based on the experimental results and simulated calculations, the contribution of photo-methanification of aquatic DOMs to the diffusive CH4 flux across the water-air interface in a typical eutrophic shallow lake (e.g., Lake Chaohu) ranged from 0.1% to 18.3%. This study provides a new perspective on the pathways of CH4 formation in aquatic ecosystems and a deeper understanding on the sources and sinks of global CH4.
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