湖泊表层水体“甲烷悖论”现象研究进展

传统观点认为,甲烷(CH4)产生于严格的厌氧环境,在有氧环境中容易被氧化,但许多湖泊表层有氧水体出现了CH4过饱和现象,这种现象被称为"甲烷悖论"现象。为了解释湖泊"甲烷悖论"现象,本文根据湖泊表层CH4的来源,归纳出"外来假说"和"自产假说"。"外来假说"假说认为,岸边浅水区底泥或消落区土壤产生CH4向湖心表层水体横向扩散传输(FL),这种假说适应于岸边富含有机质的小型浅水湖泊。"自产假说"认为,湖心表层水体中产甲烷古生菌原位产生CH4(P),这种假说适应于山区大型深水湖泊。此外,湖泊表层有氧水体中CH4的来源还有湖泊周围河流的输入(FR)、沉淀物或次表层水体的CH4垂直向上湍流扩散(FZ)、气泡CH4溶解在表层水体中(FD)等,而湖泊表层有氧水体中CH4的损耗有"水-气"界面上气体排放(E)、CH4氧化(O)等。在厘清湖泊表层水体中CH4收支的基础上,建立CH4质量收支平衡模型,有助于客观认识湖泊表层水体中CH4的来源。实际上,湖泊表层水体中过饱和甲烷的来源与湖泊的环境特性有关,但数据分析方法、取样时段、湖泊环境条件等差异,容易造成"外来假说"和"自产假说"之争。