“编者在24年9月6日文献情报中关注到桂林理工大学李宁杰课题组研究发现纳米Fe3O4提高污泥堆肥中溶解性有机物的电子供给能力，特邀该团队为本公众号撰写了该研究的亮点部分，希望该研究成果能给关注者启发，从中获得灵感，促进天然有机质研究工作的开展。”
导读
堆肥是一种有效的污泥资源化方法，涉及一系列电子转移过程。堆肥体系中电子转移能力的提高能促进有机物的腐殖化过程。研究表明合理使用添加剂如纳米铁氧化物可有效优化堆肥过程，其中Fe3O4纳米颗粒（Fe3O4 NPs）由于同时存在Fe2+和Fe3+，表现出优于其他常见铁氧化物的氧化还原条件。然而，目前Fe3O4NPs对好氧堆肥中电子转移过程的影响仍不清楚。本研究旨在阐明Fe3O4NPs添加剂对污泥堆肥中溶解性有机物（DOM）电子转移特性的影响，进一步了解污泥堆肥过程中有机质的演化规律，为污泥堆肥工艺优化提供参考。
Fe3O4纳米颗粒（Fe3O4 NPs）已被证明可以促进厌氧系统中的种间电子转移，但其对好氧堆肥系统中电子转移过程的影响尚未报道。鉴于溶解性有机物（DOM）在堆肥过程中的生物转化过程中起着至关重要的作用，本研究分析了添加Fe3O4 NPs后污泥堆肥过程中DOM的电子传递能力（ETC），并探讨了DOM的组成和结构演变与其ETC之间的关系。
本研究以污泥为主要原料，与稻草共堆肥。本研究的具体目标包括：（1）评价Fe3O4 NPs (50 mg/kg)添加剂对堆肥DOM ETC的影响；（2）利用各种光谱技术分析DOM的组成和结构变化；（3）确定导致其ETC变化的DOM的组成和结构。
主要结果：（1）Fe3O4 NPs的添加使堆肥过程中DOM的电子转移能力（ETC）和电子供体能力（EDC）分别增加了13%~29%和40%~47%。
▲图1 堆肥DOM的EDC (a)、EAC (b)和ETC (c)变化（***p < 0.001, **p < 0.01）（来源ScienceDirect）
（2）Fe3O4 NPs有利于蛋白质类物质转化为腐殖酸类物质，而不是富里酸类物质。
▲图2 DOM中荧光组分Fmax百分比的变化：(a) CK；(b)铁（来源ScienceDirect）
（3）含Fe组DOM较高的EDC主要与酚基结构有关，醌基和芳构化程度也显著影响DOM的EDC。
▲图3 DOM的组分、结构、元素组成与EDC、EAC、ETC的相关性分析 (a) CK；(b)铁，* (p < 0.05)；** (p < 0.01)（来源ScienceDirect）
结论：污泥堆肥中添加Fe3O4 NPs可以通过加速腐殖酸类物质的形成和结构演化，诱导DOM的电子供给能力（EDC）升高。Fe组DOM较高的EDC主要与酚基有关，醌基和芳构化程度也显著影响DOM的EDC。Fe组DOM较高的EDC和DOM的结构演化有利于降低重金属的生物可及性。
联系作者:
李宁杰，副教授，桂林理工大学，Email：liningjie@glut.edu.cn
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本文编辑：谷婷婷
本文审订：何伟
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