湿地甲烷厌氧氧化机制研究进展*
2021-01-05李金业陈庆锋尹志超庄新军张庆丽
李金业,陈庆锋†,尹志超,冯 优,庄新军,张庆丽
(1. 齐鲁工业大学(山东省科学院),山东省分析测试中心,济南 250014;2. 济南大学土木建筑学院,济南 250022;3. 许家崖水库管理处,山东临沂 273400)
中国一直积极参与国际气候变化治理及全球减排进程,在《巴黎协定》上提出我国碳减排目标:2020年碳排放强度相比2005年降低40%~45%,2030年碳排放强度相比2005年下降60%~65%[1]。因此,我们要积极采取措施加快碳减排进程,大力减少碳排放总量。湿地是大气中CH4最大的天然排放源[2]。近年来,CH4浓度以每年约6×10-3cm3m-3的速度剧烈上升[3],2018年1—10月全球平均温度较工业化前高0.98±0.1℃,是有记录以来第四最温暖的年份,仅次于发生了超级厄尔尼诺的2015年、2016年和2017年,CH4浓度达到了1 859(±10)×10-3cm3m-3,是工业化前水平的257%[4]。创纪录的温室气体浓度将全球温度推向越来越危险的水平,不仅影响到全球气候变化,而且气候变化的反馈作用会破坏生态系统的稳定性,从而进一步推动变暖。
CH4的氧化分为两大类型(图1):一类是有氧条件下由微生物利用O2作为电子受体将CH4氧化;另一类是在厌氧条件下由微生物利用除O2外的其他电子受体(如等)将CH4氧化[5]。 长期以来,人们一直认为CH4的有氧氧化是CH4氧化的唯一过程。然而,直到1974年开始,有研究者[6]在厌氧海洋沉积物中发现硫酸盐还原对CH4的厌氧氧化,从而改变了一直以来对CH4仅存在好氧氧化的认识。以往研究表明,甲烷厌氧氧化(AOM)大约消耗了海洋CH4排放通量的90%以上[7],减少了淡水湿地CH4排放通量的50%以上[8],从而降低了大气中CH4的浓度水平。由于湿地受周期性淹水的影响,湿地土壤呈现间歇性的淹水状态,具有好氧、厌氧界面,同时土壤中含有丰富的有机质和各种电子受体,有机质分解后会产生大量CH4,具备了发生AOM的良好条件。……
