人工湿地甲烷排放与温室效应：机制、影响及控制策略

甲烷(CH4) 是一种强效的温室气体，其单分子全球升温潜能值(GWP) 是二氧化碳(CO2) 的 25 倍，引起了广泛的关注。在湿地中，CH4 的释放涉及到三类微生物的活动：水解细菌、产乙酸产氢细菌和产甲烷细菌。在湖水中，CH4 的来源在低氧条件下，大量的有机物累积，导致产气细菌的 CH4 生成速度加快，而 CH4 在这类水体中处于饱和状态。Bastviken 等人(2011) 第一次对全世界湖体系 CH4 排放进行了估计，结果显示通过扩散排放和冒泡方式排放的 CH4 大约为 71.6 Tg。在全世界二氧化碳排放量中，来自于全球的 20.6% 至 32.8% 的来自于池塘的二氧化碳。大部分 CH4 来源于严格厌氧产甲烷菌对有机物的厌氧降解，最终被甲烷营养菌氧化成 CO2。在人工湿地中广泛存在的不稳定碳化合物，包括有机酸、糖和氨基酸，通过植物根系释放到根区，刺激产甲烷菌及其活动。并且，水生植物可以通过通气组织介导湿地 CH4 排放的运输，增加环境中 CH4 的净排放。有些植物本身可以在有氧或厌氧条件下排放 CH4。因此，应尽量降低人工湿地中有机物向 CH4 转化的速率或尽可能地把人工湿地生成的 CH4 转变成 CO2，以减缓人工湿地在污染物去除过程中带来的温室效应。