近期，福建省水循环与生态地质过程重点实验室研究团队在Science of The Total Environment上发表论文“Anaerobic oxidation of methane driven by different electron acceptors: A review”。

　　甲烷作为全球第二大温室气体，其百年尺度增温潜势（GWP-100）约为二氧化碳的28倍，对全球变暖贡献约20%。微生物介导的甲烷厌氧氧化（AOM）是缺氧环境中最重要的甲烷消纳途径，能够利用硫酸盐、硝酸盐、金属氧化物、腐殖质及多种重金属等作为电子受体，广泛分布于海底冷泉、湿地、湖泊、土壤等生境中，对调控全球碳、氮、硫、铁等元素循环具有核心作用。AOM的发现突破了长期以来认为甲烷氧化必须依赖氧气的认知范式：1976年Reeburgh正式提出AOM后，研究逐步揭示其多途径驱动机制。其中，硫酸盐还原耦合AOM（S-AOM）最早在海洋沉积物中被确认，通常发生在硫酸盐-甲烷过渡带（SMTZ），贡献可达当地甲烷消纳量的90%以上。该过程由甲烷氧化古菌（ANME）与硫酸盐还原菌（SRB）通过细胞外电子传递（如直接细胞间电子传递DIET）协同完成，反应接近热力学平衡，因而对环境变化高度敏感。人类活动如水产养殖、氮输入增加、盐度变化等均可能影响S-AOM效率，进而改变甲烷排放约束能力。图1展示了不同电子受体驱动甲烷氧化的关键发现历程，反映了AOM研究领域的逐步拓展与深化。

 

图1 不同电子受体驱动甲烷氧化的发现进程

 

　　随着研究推进，更多AOM途径被陆续揭示。反硝化耦合AOM（DAMO）包括古菌（ANME-2d）驱动的硝酸盐还原和NC10细菌通过内部产氧机制完成的亚硝酸盐还原两条路径，其反应效率高于S-AOM，且在淡水湿地、稻田乃至海洋沉积物中均有分布，对氮输入增加的生态系统具有重要意义。铁/锰氧化物耦合AOM（Fe/Mn-AOM）则涉及多样化的电子传递策略，包括电子穿梭体、多血红素c型细胞色素介导的直接传递等，赋予该过程在淡水至热液等多种缺氧环境中的适应性。此外，腐殖质既可作电子受体直接参与AOM，也可作为电子穿梭体促进其他AOM过程；重金属（如铬、砷、硒等）还原耦合AOM则关联重金属的迁移转化，兼具环境风险与修复潜力。图2对比了不同电子受体驱动AOM反应的标准吉布斯自由能，从热力学角度阐释了各途径的可行性差异。目前研究重点已从生境分布转向分子机制挖掘与实际应用探索，但厌氧甲烷氧化微生物的纯培养仍是关键瓶颈。未来需在揭示代谢机理、开发污水脱氮与重金属钝化技术、探索污染物共代谢等方面持续突破，以深化对全球甲烷循环的理解并推动基于AOM的环境技术发展。

 

图2 不同电子受体驱动AOM的反应方程及其在标准条件下的吉布斯自由能