大气甲烷的源和汇
甲烷的扩散系数
甲烷的扩散系数1.引言1.1 概述概述甲烷是一种重要的温室气体，对全球气候变化具有重要影响。
了解甲烷的扩散过程以及影响其扩散的因素对于我们更好地理解其排放和传播机制至关重要。
甲烷的扩散系数是描述甲烷分子在特定条件下的扩散速率的一个关键参数。
本文将着重介绍甲烷的扩散过程以及影响其扩散的因素。
首先，将对甲烷的扩散过程进行详细描述，包括甲烷分子在空气中的运动方式和扩散机制。
其次，将探讨影响甲烷扩散的因素，包括温度、压力、湿度等。
这些因素对甲烷分子的扩散速率产生直接影响，从而决定了甲烷在大气中的传播和分布情况。
了解甲烷的扩散过程和影响因素，对于我们应对气候变化和环境保护具有重要意义。
通过研究甲烷的扩散系数，可以更好地评估甲烷排放源的强度和空气质量影响，为相关政策制定提供科学依据。
未来的研究还可以探索更多与甲烷扩散相关的问题，如发展更精确的数学模型，并考虑不同环境条件下甲烷的扩散特性。
本文的目的是通过对甲烷扩散系数的深入研究，提高我们对甲烷传播机制的理解，为应对气候变化和环境保护提供科学依据。
文章结构部分的内容如下：1.2 文章结构本文分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分将概述本文要探讨的主题——甲烷的扩散系数，并介绍研究该主题的目的和意义。
接着，文章将详细阐述甲烷的扩散过程以及影响甲烷扩散的因素。
正文部分将首先介绍甲烷的扩散过程。
这包括甲烷在不同介质中的传输方式、影响其扩散速率的分子运动理论等内容。
然后，文章将探讨影响甲烷扩散的因素，如温度、压力、扩散介质的性质以及环境因素等。
通过对这些因素的探讨，读者将能够更好地理解甲烷扩散的机制和规律。
结论部分将总结甲烷扩散系数的重要性，并强调其在环境科学、化工工艺等领域的应用价值。
同时，对甲烷扩散系数的未来研究进行展望，提出一些可能的研究方向和方法，以促进对甲烷扩散过程的深入理解。
通过以上的文章结构，本文将系统地探讨甲烷的扩散系数，从而为读者提供全面的了解和理解。
碳汇的基础知识
碳汇的基础知识大自然中的碳存在着循环，在碳循环的过程中往往有一个暂缓场所，起场所在环境科学中称为“pool”。
站在物质循环连的不同方位描述pool，又可以把pool分为“源（source）”和“汇（sink）”两种，两者是相对可互换的概念，根据《公约》，“汇”指从大气中清除温室气体、气溶胶或温室气体前体的任何过程、活动或机制；“源”指向大气排放温室气体、气溶胶或温室气体前体的任何过程或活动。
碳汇是从空气中清除二氧化碳的过程、活动、机制。
与碳汇相对的概念是碳源，它是指自然界中向大气释放碳的母体。
碳汇与碳源不是固定不变的，两者在一定条件下可以互相转化。
以森林为例，一方面，森林的生长可以从大气中吸收和固定大量的碳，是大气中二氧化碳的一个重要碳汇;另一方面，森林的采伐利用会使原先已固定的碳释放，又可成为大气二氧化碳的一个重要碳源。
以湿地为例，湿地是二氧化碳的汇，同时是甲烷的源。
因此，判断湿地是温室气体的源还是汇，取决于二氧化碳的吸收和甲烷的排放平衡。
在经常性积水条件下，湿地是二氧化碳的汇。
当排水后，土壤中有机物分解速率大于积累速率，则湿地变为二氧化碳的源。
减少碳源一般通过二氧化碳减排来实现，增加碳汇则主要采用固碳技术。
所谓固碳也叫碳封存，指的是增加除大气之外的碳库的碳含量的措施，包括物理固碳和生物固碳。
物理固碳是将二氧化碳长期储存在开采过的油气井、煤层和深海里。
生物固碳是利用植物的光合作用，通过控制碳通量以提高生态系统的碳吸收和碳储存能力，所以其是固定大气中二氧化碳最便宜且副作用最少的方法。
生物固碳技术主要包括三个方面：保护现有碳库，即通过生态系统管理技术，加强农业和林业的管理，从而保持生态系统的长期固碳能力；扩大碳库来增加固碳，主要是改变土地利用方式，并通过选种、育种和种植技术，增加植物的生产力，增加固碳能力；可持续地生产生物产品，如用生物质能替代化石能源等。
关于CH_4在大气化学中的作用:源、汇和人为源减少的可能性
关于CH_4在大气化学中的作用：源、汇和人为源减少的可能性Paul J.Crutzen;张康生【期刊名称】《人类环境杂志》【年(卷),期】1995(24)1【摘要】引言我们在本文中论述大气CH_4源和汇,并证明我们可以对稳定甚至降低大气中甲烷浓度表示乐观。
这将会对大气化学和气候产生重大影响。
通过将能产生CH_4排放的有机物质用作能源,可以减少CH_4和CO_2的辐射力和全球变暖(较少CH_4向大气层的释放,以及用可再生能源替代矿物燃料)。
我们还简要论述汽车催化转化器的采用对大气层N_2O平衡所具有的重要性。
除了水蒸汽的量有所不同外。
【总页数】4页(P51-54)【关键词】CH4;甲烷;大气化学;能源;地球气候【作者】Paul J.Crutzen;张康生【作者单位】Max-Planck-Institute for Chemistry Division of Atmospheric Chemistry P.O.Box 3060 D-55020 Mainz Germany【正文语种】中文【中图分类】X511;X24【相关文献】1.哈尔滨大气PM2.5中人为源元素化学组成特征及来源 [J], 刘彦飞;于倩;许丹;李光岩2.稳定同位素和微量元素在多源多汇体系中地球化学行为的理论模拟 [J], 张少兵;郑永飞3.离子源中电喷雾源和大气压化学电离源 [J], 金克强4.关于CH4在大气化学中的作用：源,汇和人为源减少的可能性 [J], 张康生5.乌江源区阳长流域化学侵蚀作用的碳汇效应 [J], 焦树林;罗福家;梁虹;孙婷;丁蓉;王茂强;田青英;胡松;代正吉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
全球变化生态学答案
1【单项选择题】以下地区中不属于水资源严重缺乏地区的是〔〕。
A、澳大利亚西北部B、南美洲北部C、美国西部D、中亚地区2【单项选择题】受人类砍伐和火灾的影响，过去一万年中地球森林面积缩小了〔〕。
A、九分之一B、七分之一C、五分之一D、三分之一3【判断题】物种灭绝是人类诞生以后才开始的。
〔〕我的答案：×4【判断题】20世纪末处于灭绝边缘的哺乳动物超过了400种。
〔〕我的答案：√1【单项选择题】地球人口从50亿增长到60亿用了〔〕年时间。
A、8年B、10年C、12年D、14年2【单项选择题】我国沿海海平面近50年来平均以每年〔〕的速度上升。
A、1-3毫米B、5-8毫米C、1-3厘米D、5-8厘米3【判断题】我国正在积极开发可再生能源，预计2021年再生能源占到一次性能源的15%左右。
〔〕我的答案：√4【判断题】垃圾已经无孔不入，在太空轨道上已经有超过7000个直径在10厘米以上的废物碎块在高速运动。
〔〕我的答案：√1【单项选择题】生物圈的厚度大约为〔〕。
A、30米B、300米C、3000米D、30000米2【单项选择题】与外界只有能量而没有物质交换的系统是〔〕。
A、孤立系统B、封闭系统C、开放系统D、群体系统3【判断题】大陆上地壳的平均厚度约为35公里，海洋上平均仅为5-8公里。
〔〕我的答案：√【判断题】地表系统指地球外表上、下具有一定厚度的范围，包括高空但不包括内部。
〔〕我的答案：×1【单项选择题】盖亚假说中提出Gaia系统中最重要的是〔〕。
A、水B、土壤C、植物D、微生物2【单项选择题】土壤来源于〔〕。
A、沙漠B、大气C、岩石D、海洋3【单项选择题】盖亚假说主要强调的是〔〕。
A、环境对生物的调节作用B、生物对环境的调节作用C、生物与环境的相互影响D、生物与环境的相互独立4【判断题】盖亚假说中的盖亚一次来源于古希腊神话。
〔〕我的答案：√1【单项选择题】水圈中全部的水每〔〕通过生物体一次。
南开20秋学期《全球变化生态学(尔雅)》在线作业答案03
南开20秋学期《全球变化生态学(尔雅)》在线作业答案03单选题)1:近年来土地利用和土地覆盖变化对生态系统的结构和功能产生的影响不包括()。
A:土著物种的减少B:外来种的减少C:土壤碳和养分的丧失D:植被生产力的变化正确答案: B单选题)2:在植物群落下层的植物,相较于生长在植物群落上层的植物来说,一般不具有()的特点。
A:叶片向水平方向生长B:更大C:更绿D:更薄正确答案: C单选题)3:人们关注一氧化碳浓度,主要是由于它在氧化过程中产生()的缘故。
A:二氧化碳B:氧气C:甲烷D:臭氧正确答案: D单选题)4:人们常用二氧化碳测定法测定两个尺度的光合作用过程,即()。
A:叶面光合作用和群落二氧化碳量的测定B:叶面光合作用和个体二氧化碳量的测定C:叶面呼吸作用和群落二氧化碳量的测定D:叶面呼吸作用和个体二氧化碳量的测定正确答案: A单项选择题)5:磷在大多数有机体中的重量比为()左右。
A: 10%B: 6%C: 3%D: 1%正确谜底: D单选题)6:全球变化研究最大的困难在于研究()对陆地生态系统的综合影响。
A:短期的生态变化B:长期的全球变化C:特定类型的全球变化D:不同类型的全球变化正确谜底: D单项选择题)7: ()依靠于人类的运输,生物体至少对新环境有中等程度的适应本领。
A:人类运输引起的意外入侵B:有意引入C:从动植物园或养殖场逃逸出去的入侵D:人类辅助的入侵正确谜底: C单选题)8:植物生理生态学实验当今的方法和手段不包括()。
A:主如果在较大时空尺度上研究全球变化和动物生理生态回响反映B:提高数据处理和分析的本领C:在不同时空尺度上对植物错综复杂的生理生态反应进行模拟或各种理论分析D:着力解决特定区域内特定物种的未来生存趋势正确谜底: D单项选择题)9:甲烷分子对全球变暖的进献是二氧化碳分子的()。
A:二十分之一B:二十倍C:十分之一D:十倍正确答案: B单选题)10:关于定位观测和台站网络,下列说法错误的是()。
海南岛甲烷浓度与关键气候因子的季节性关联特征
率 ［１１］ ，直接刺激产甲烷菌的生物活性，进而促进甲烷排放． 典型泥炭
地中甲烷排放因素的研究结果显示泥炭地甲烷排放对温度具有极强
的依赖性 ［１２⁃１３］ ． 进一步地， Ｊａｖａｄｉｎｅｊａｄ 等 ［１４］ 研究发现甲烷浓度 与 气
表示甲烷浓度；ｉ 代表月数；ｎ 为时间跨度． 当 Ｙ ＞ ０
时，甲烷浓度呈增加趋势；当 Ｙ ＝ ０ 时，甲烷浓度基本
稳定，无明显变化； 当 Ｙ ＜ ０ 时， 甲烷浓度呈减少
用平方误差作为损失函数 Ｌ，通过计算损失函数 Ｌ 最
小值求取每棵树节点的权重 ρ ｍ ：
ρ ｍ ＝ Ｌ（ ｙ，ｆ ｍ － １（ ｘ） ＋ ρｇ ｍ（ ｘ） ） ．
ＢＲＴ 分析之前，对甲烷浓度与气候因子以及地形因
子进行皮尔逊相关分析和显著性分析． 使用 Ｒ 语言
中的 ＧＢＭ 包进行 ＢＲＴ 分析，得到关键气候因子和
地形因子在干季和湿季对甲烷浓度的相对贡献率．
将 １—１２ 月平均甲烷浓度的逐像元数据作为响应变
５） 输出最终的 ＢＲＴ 模型：
２ 结果
ｆｍ ．
∑
ｍ
（化石燃料使用和自然渗漏、生物量和生物燃料燃烧） 或混合源（ 水合
物、地质） ．全球甲烷排放的 ６０％来自人为源，主要包括中纬度和热带
的活动，如农业活动和废物处理等，其余 ４０％ 为自然源 ［１］ ，主要源自
湿地的甲烷排放，并且湿地的甲烷排放对关键气候因子的变化高度
敏感 ［５］ ．
热带地区甲烷浓度在时间和空间分布上具有异质性，且关键气
浓度分布的贡献度，结果表明：１） 海南岛甲烷浓度在
时间上具有显著的季节性变化特征，即在 ４—８ 月呈
甲烷的源和汇
甲烷的源和汇
甲烷是一种常见的天然气体，它的源和汇主要有以下几种。
源：
1. 生物体代谢：甲烷是一种常见的生物产物，许多微生物和真菌在生
命过程中产生甲烷。
例如，湿地中的微生物可以通过产酸发酵代谢过
程产生大量的甲烷。
2. 沉积物分解：当有机物质在缺氧环境下降解时，也会产生甲烷。
这
种情况常见于深海底部的沉积物，如海底气体水合物和沉积有机物质。
3. 温室气体释放：人类活动也是甲烷的源之一。
甲烷释放主要来自于
农业生产过程中，例如牛羊胃中的微生物发酵产生的甲烷，以及稻田
和堆肥的分解过程中。
汇：
1. 大气化学反应：甲烷在大气中会进行化学反应，如光化学反应和氧
化反应，从而被转化为其他化合物，如臭氧和二氧化碳。
2. 生物降解：许多微生物能够利用甲烷作为能量来源，通过甲烷脱氢
酶等酶类催化将甲烷转化为甲酸、甲醛等有机化合物。
3. 海洋吸收：一部分甲烷进入海洋，被大气中的氧化剂氧化为其他化
合物，或者被微生物降解。
总之，甲烷的源主要包括生物体代谢、沉积物分解和人类活动，而汇
则包括大气化学反应、生物降解和海洋吸收等过程。
这些源和汇的相互作用影响了大气中甲烷的浓度和持久性。
甲烷的源和汇 -回复
甲烷的源和汇-回复甲烷是一种无色无臭的天然气体，由碳和氢原子组成。
它是地球上最简单的烷烃，在大气层中广泛存在。
甲烷是一种强效的温室气体，对全球气候变化具有重要影响。
因此，了解甲烷的源和汇对于应对气候变化至关重要。
首先，我们来说一下甲烷的主要来源之一-天然气。
天然气是指地下岩石中的天然气储层，其中甲烷是最主要的成分。
天然气能源是一种清洁且高效的燃料，在许多国家被广泛使用。
然而，天然气开采和使用过程中会泄漏甲烷，这成为甲烷污染的重要来源之一。
此外，天然气的开采和运输也会产生甲烷。
因此，对于天然气行业的监管和控制甲烷泄漏至关重要，以减少对气候的不良影响。
第二个主要的甲烷来源是沼气。
沼气是由有机废弃物（如粪便、农业废弃物和城市垃圾）在缺氧条件下分解产生的。
在这个过程中，细菌将有机物质转化为甲烷和二氧化碳。
沼气可通过不同方式利用，例如作为燃料用于发电、供暖和烹饪。
通过有效地收集和利用沼气，我们不仅可以减少温室气体的排放，还可以利用废弃物资源，实现能源的可持续利用。
此外，甲烷还可以从湿地、海洋和生物过程中释放出来。
湿地是甲烷的重要生产源之一，特别是在气候温暖和潮湿的地区。
湿地中的生物活动和微生物分解过程会产生大量的甲烷。
海洋也是甲烷的产生源之一，海洋底部的沉积物中存在大量的甲烷水合物，当这些水合物破裂时，甲烷就会释放到水柱中。
此外，动物的消化过程中产生的甲烷也是一个重要的源，特别是反刍动物如牛和羊。
一旦甲烷释放到大气中，它会滞留在大气层中一段时间，然后通过与氧气反应生成二氧化碳和水蒸气。
这种氧化过程主要由大气中存在的OH自由基引发。
这意味着大气中的OH含量越高，甲烷的清除速度就越快。
因此，了解甲烷和OH之间的相互作用对于预测甲烷的清除速度和气候变化影响至关重要。
综上所述，甲烷的源和汇十分广泛。
了解甲烷排放的主要来源有助于我们制定措施减少甲烷的排放并应对气候变化。
在能源行业中，控制天然气开采和使用过程中的泄漏是非常重要的。
温室效应
世界各地的观测都表明，CO2的全球浓度 上升十分显著，至今仍保持上升的趋势。 为了了解CO2浓度的历史情况，科学家对 南极冰芯气泡中的CO2进行了测量，从而 得到过去千余年内的CO2演变规律。
西南交通大学环境学院 龚正君 gongzhengjun@
西南交通大学环境学院 龚正君 gongzhengjun@
• 在有机质分解过程中，在细菌参与下发 生复杂的生物化学反应所产生的甲烷为 生物成因的甲烷。厌氧细菌的活动使有 机质分解，分解产物乙酸和CO2在甲烷 菌的作用下生成甲烷。由于甲烷菌是典 型的厌氧细菌，需要很强的还原条件才 能生存。
西南交通大学环境学院 龚正君 gongzhengjun@
7.1.1天然温室效应
• 无论是以可见光为主的太阳辐射，还 是以3～30μm为主的地球长波红外 线，在经过大气层时，会受到大气层 中的气体组分不同程度地吸收，最主 要的光吸收物质为相对分子质量大、 极性强的分子。
西南交通大学环境学院 龚正君 gongzhengjun@
西南交通大学环境学院 龚正君 gongzhengjun@
• 这类大气化学反应有两种形式。 • 一是甲烷在对流层与OH自由基反应而被清除。 通过这种反应去除的甲烷占到大气反应去除甲 烷总量的大约90％； • 另外，还有10 ％通过对流层和平流层的大气 交换进入平流层，与OH、Cl、O(1D)等活性物 质反应而被去除。对于大气甲烷的汇来说，后 一过程相对不重要。
西南交通大学环境学院 龚正君 gongzhengjun@
• 由于碳在地球上的丰度高，各储库中的 碳量均很大，相对而言，储库间的交换 量是较小的，以海洋一大气和地表一大 气间的交换为主，都在100 Pg(c)·a-1左 右，人为活动的排放仅为5.5 Pg(C)·a-1。 这是一个很重要的特点，即人为排放的 CO2是在巨大的碳储库和巨大的海气交 换和地气交换背景之上的一个微小变化。
林学概论考试重点
一、导论：1、林学：林学是研究森林及其与森林有关的自然资源，使之可持续经营的学科。
涉及生物学、物理学、经营学、社会学和政策学的综合而复杂的科学。
研究对象：森林的气候、水文、土壤、生物因子、森林生态群落。
2、林业：指培养和保护森林以取得木材和其他林产品、利用林木的自然特性以发挥防护作用的社会生产部门，包括造林、育林、护林、森林采伐和更新、木材和其他林产品的采集和加工等。
3、威胁人类生存的十大环境问题：①全球气候变暖②臭氧层的损耗与破坏③生物多样性减少④酸雨蔓延⑤森林锐减⑥土地荒漠化⑦大气污染⑧水污染⑨海洋污染⑩危险性废弃物越境转移4、森林减少的主要原因包括：砍伐林木、开垦林地、采集薪柴、大规模放牧、空气污染等。
5、我国林业的现状：森林资源总量不足、分布不均、质量不高、森林覆盖率为18.2%，仅相当于世界平均水平的62%〔2005年公布〕。
二、森林及其分布：1、森林的概念：森林是以乔木为主体的，具有一定面积〔空间〕和密度〔结构〕的木本植物群落，同是也包括其他生物在内受环境的制约同是又影响或改造环境形成的独特的〔有区别的〕生态系统整体。
2、森林的特征：①结构复杂，生物种类多，林产品丰富②体积庞大，寿命长久，对环境的影响力巨大③森林生态系统的稳定性相对较高④森林生态系统物质循环的封闭程度相对较高⑤森林资源具有可再生性3、林分的概念：林分指内部特征相同，与其周围有明显区别的一片具体的森林地段。
单纯林多半是在生境较差的条件下形成的天然林或人工林；混交林通常是在生境较好的条件下形成的天然林或人工林。
4、森林分布的地带性规律：〔气候、土壤等因素是导致森林及其他生态系统类型及分布多样化的主要因子〕。
（1）水平地带性：①纬度地带性：由于热量条件在纬度上有规律的变化，森林类型呈现从低纬度到高纬度的有规律分布，主要由纬度的热量差异所致。
②经度地带性：在同一纬度不同经度由沿海到内陆降水量一般逐渐减少，因此在同一热量带分布着不同的植被类型。
第二章 大气化学组分的源、汇与循环
汇 排入大气的净增加量
N2O+hv N2O+O
N2+O 2NO
会引起臭氧层破坏
二、NO和NO2 （氮氧化物NOX）
A、NO和NO2主要来源是人类使用的燃料燃烧，燃烧源分为流动燃烧源和固 定燃烧源。 B、城市中大气中NOX2/3来自汽车等流动源的排放，1/3来自固定燃烧源的排 放。 C、燃烧源排放的NOX主要是NO(90%)，NO2数量很少。 燃料燃烧生成的NOX可分为以下两种： （1）燃料型NOX（fuel NOx）：燃料中的含氮化合物在燃烧过程中氧化生成NOX （2）温度型NOX(thermal NOX)：燃烧时空气中的N2在高温（>2100℃）下氧化 生成NOX 燃烧过程中，NOX形成的机理为链反应机制：
排放源
海洋排放
北半球
11
南半球
13
全球
24
范围
13~36
来源
Kettle和 Andreae（2000） Bates等（1992） Andreae和 Jaeschke（1992)
陆地和土壤生物
0.6
0.4
1.0
0.4~5.6
COS是唯一能通过扩散进入平流层的含硫物种，维持平流层 中正常硫酸盐气溶胶
H2S
A、H2S的来源 天然源：火山喷射、海洋水浪花和生物活动等。 其中生物体机体腐烂产生的H2S占主要的部分。 人为源：大气中人为来源排放量不大。 B、 H2S的其他来源 H2S还可以由COS，CS2与HO·反应产生：
HO COS SH CO 2 HO CS 2 COS SH SH HO 2 H 2 S O 2
主要来源 火山喷发 森林火灾
天
第2章 大气化学组分的源、汇与循环
干沉降
重力沉降，与植物、建筑物或地面（土 壤）相碰撞而被捕获（被表面吸附或吸 收）的过程，统称为干沉降（dry deposition） 制约因子：大气特性、表面特性和污染 物本身特性。 干沉降通量 Fd＝vd×ρ （x，y，z1，t）
第一步 ：大气向邻近地表的大气层输运污染 物，大气湍流和重力沉降作用； 第二步：涉及污染物扩散通过邻近地表的 Laminar薄层大气，这一层厚度仅0.1～ 0.01cm，但对于干沉降却相当重要，称为干沉 降的表面阻力，机制不清楚，热致漂移力，光致 漂移力、分子扩散力； 第三步：污染物在接收表面的溶解性或吸附性决定 了有多少污染物被清除，这一步叫干沉降的转换 阻力。 1 1
工业排放 工业生产过程中排放到大气中的污染物种类多，数量 大，是城市大气的重要污染源 固体废弃物的焚烧 固体废弃物又称垃圾，是多种工农业生产和生活固 体废弃物的总称，其组成性质与来源、生活水平等密 切相关，通常是及其复杂的。 焚烧垃圾，其热能可加以利用，但垃圾中有害成分 排入大气中便造成了大气污染或二次污染； 垃圾填埋处理产生大量的气体（LFG），一种混合 气体，主要由CH4、CO2、O2、N2、H2和多种痕量 气体组成。
受体扩散模型（receptor model） 主要用于大气污染物的来源解析研究。在污染 物从源到受体质量守恒且线性关系的假设下， 受体模式通过分析受体大气颗粒物化学特性和 物理特性来推断污染物的主要来源并估算各类 污染源的贡献率。 不依赖于气象资料和污染源清单，主要基于 污染源排放特征、源排放化学成分谱和受体大 气的物理化学特征，因此是一种典型的基于环 境浓度水平“自上而下”的源解析方法，能有 效确定影响受体大气的主要污染源类，避免了 重要污染源类型的遗漏
《环境化学(第二版)》(戴树桂)知识点汇总及课后习题答案
1.循环经济中3R 原则的三个英文单词是 ， ， 。
2.环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果称为 。
3.产生氧化性光化学烟雾的两种主要物质是 ， 。
4.全球变暖问题除CO 2外，还应考虑具有温室效应的 和 的作用。
5.水环境中胶体颗粒的吸附作用大体可分为表面吸附、 和 。
6.水环境中促成颗粒物相互碰撞产生凝聚作用的三种机理分别是 ，， 。
7.如果土壤胶体上吸附的阳离子有一部分为致酸离子，则这种土壤为 土壤。
8.污染物由土壤向植物体内迁移的方式主要包括 和 两种。
9.物质在生物作用下经受的化学变化，称为 。
10.受氢体如果为细胞内的分子氧，则生物氧化中有机物的氧化类型为 ，若为非分子氧的化合物就是 。
11.毒理学把毒物剂量(浓度)与引起个体生物学的变化，如脑电、心电、血象、免疫功能、酶活性等的变化称为 ；一、 回答下列问题（每题6分，共30分）1.影响大气中污染物质迁移的主要因素是什么？2.什么是电子活度pE ？它和pH 的区别是什么？3.影响重金属在土壤-植物体系中转移的主要因素是什么？举例说明。
4.请详细说明污染物质在肌体内有哪些转运过程。
5.1953年发生在日本熊本县的水俣病的致病的烷基汞物质有哪些？从化合物结构看，有什么特征？三、下列是光化学烟雾形成的一个简化机制，按序号分别写出哪几个属于引发反应、自由基传递反应和终止反应，在该机制中，控制光化学烟雾形成速率的是哪一类？(15分)四、下图是水解速率与pH 的关系，Mabey 等把水解速率归纳为由酸性或碱性催化和中性过程，因而水解速率可表示为：{}][][][][c OH K K H K c K B N A h -+++=在以一种催化为主时，其它两种催化可忽略不计，试证明： (a)lgK h =lgK A —pH ；(b)lgK h =lgK N ；(c)lgK h =lgK B K W +Ph 。
（15分）式中：K h —某一pH 值下准一级水解速率常数；K A 、K N 、K B —分别为酸性催化、中性过程和碱性催化的二级反应水解速率常数；K W —水的离子积；[c]—反应物浓度。
缺氧对沉积物中生物元素生物地球化学循环的影响
4 率会降低，同时在低氧环境中硝酸根又会发生异化反应生成氨，双重作用导致环境中氨含量增加，硝
酸根含量降低
缺氧对沉积物中生物元素生物地球化学循环的影响
01
02
03
04
05
这种沉积物对硝酸 根在源与汇角色之 间的转变，充分说 明环境中溶解氧含 量的稍微变化就会 导致生态系统功能
缺氧对沉积物中生物元素 生物地球化学循环的影响
缺氧对沉积物中生物元素生物地球化学循环的影响
目录
缺氧对沉积物中生物元素生物地球化学循环的影响
目前, 低氧现象已经成为一个全 球性的海洋环境问题, 而且有逐 步恶化的趋势, 据报道, 世界范 围内的低氧区已经由20世纪50年 代以前的20多个增长到现在的 400多个。尤其是在近海海域, 由于人为活动的影响, 造成了非 常严重的富营养化问题，而由此 所引起的低氧现象也日益严重, 并已成为海洋学家广泛关注的热
终结果就是大量有机物不能被氧化分解，从而不断地沉降
2
到 因沉 此积 使物 低上 氧， 区进 产行生厌和氧释发放酵大生量成的大甲量烷的，甲造烷成严重的温室效 应
3 5 结论与展望
低氧改变沉积物和水体的理化性质，使生态系统发生突变，
4 由氧化环境变为还原环境，从而改变了生源要素的分布和
变化规律
低氧环境下沉积物中铁磷含量降低，有机磷含量增高，抑
(2)脱氮作用和厌氧氨氧化作用作为仅有的两种完全去除氮的过程其对生态系 统的贡献大小一直存在争议，需要进一步研究各自的作用机制才能解决此问题 (3)随着低氧区的扩大甲烷对全球气候的影响还需要长期的观察与研究
-
THANKS!
甲烷排放对全球气候变化的影响
1984年以来大气CH4浓度变化
1984年以来大气CH4浓度年变化率
土壤甲烷排放
• 大气CH4的源和汇 • 土壤CH4的基本过程
–生成
–氧化 –传输
• 影响土壤CH4排放的主要因素 • 土壤CH4排放的测定方法
大气CH4源和汇（TgCH4/年）
来源
年代
Fung et al (1991) 1980s
温室气体
温室效应气体，简称温室气体，是指大气中 存在的能吸收红外辐射并对大气有加热效果 的所有气体的总称，它们是： H2O、 CO2、 CH4、 N2O、O3、氯氟烷烃类
作为全球气候变暖原因的温室气体，主要指 人类活动所增加的气体成分：CO2、 CH4、 N2O、对流层O3、氯氟烷烃类。这也是人类 能够主动控制的部分。
Hangzhou
Year
土壤CH4的基本过程-CH4生成
CH4生成的条件
– 强烈的还原条件（Eh<-150mV)-淹水和渍水土壤 – 产甲烷菌的存在 – 产甲烷前体的存在：CO2、甲醇、甲胺、乙酸等 – 适宜的温度
Hale Waihona Puke 壤CH4氧化• 土壤CH4氧化是一个微生物过程，只有在 甲烷氧化菌的参与下才能进行。根据CH4 来源和浓度不同可以区分成： – 内源CH4氧化
CH4排放量
(Tg CH4/yr)
30 13.46 14.71 21.32 21.6 18-28 152
Wassmann et al. (1993) Wang et al. (1994)
Bachelet et al. (1995)
5% of net primary productivity (NPP) Regression equation using C, N input and temperature 30% of C input
关于甲烷知识点汇总
关于甲烷知识点汇总问：甲烷是什么?答：甲烷自界布广气、沼气、坑气及煤气主要用作燃料及制造氢气、碳黑、氧化碳、乙炔、氢氰酸及甲醛等物质原料 [编辑本段]自界甲烷据德核物理研究所科家经试验发现植物落叶都产甲烷量随着温度照增强增加另外植物产甲烷腐烂植物10100倍经估算认植物每产甲烷占世界甲烷量10%30% 行星发现甲烷据外媒体报道美文家19宣布首太阳系外颗行星气发现甲烷科家首太阳系外行星机增加确认太阳系外存命希望该组证实先前猜测即颗名叫HD 189733b行星气水甲烷创造适合命存条件扮演重要角色机美宇航局喷气推进实验室文家利用绕轨运行哈勃太空望远镜张HD 189733b行星气红外线光镜图谱并发现其甲烷痕迹相关发现刊登3月20版英《自》杂志行星HD 189733b位于狐狸座距球63光类叫做热木星行星其表面灼热能存液态水HD 189733b围绕其恒星转圈需两由于距离恒星太近颗行星表面温度高达900摄氏度(1650华氏度)足银熔化值注意甲烷种沿用环绕所谓居住区 (Goldilocks Zone)温度较低恒星运转其行星居住区冷热适合孕育命喷气推进实验室领导项研究马克-斯万说:终辨别能存命行星命起源前块至关重要垫脚石发现证明光谱终应用颗温度更低、能适合居住、围绕更暗淡红色侏儒型恒星运行类行星自13前第颗系外行星文家已太阳系外发现270颗行星尽管行星数量稳步增其化详情知甚少确认否存命关键所 5月斯万组利用哈勃携带强NICMOS光谱照相机拍HD 189733b其恒星球间直线穿照片自颗恒星光经HD 189733b气带泄露实情化痕迹主要任务堆波发现些针些观测结证实水存美宇航局斯皮策太空望远镜先前曾提点亚利桑行星科家亚-肖曼篇评论表示朝着解系外行星迈进步今哈勃斯皮策太空望远镜已逐渐新代更强轨道平台构建肖曼《自》杂志说:我现看场革命始场革命拓宽类关太阳系外行星世界知识 [编辑本段]物质理化数化品文名称:甲烷英文名称 methane;Marsh gas 文名称2:沼气英文名称2:Marshgas 技术说明书编码:51 马文metana CASNo.:74-82-8 式:CH4 量:16.04 害物含量:甲烷标编号 21007 简单机化合物类:机物式 CH4 结构式 C-H 键能413kJ/mol H-C-H 键角109°28′外观与性状色臭气体结构: 甲烷四面体形、非极性晶体类型:晶体(sp3杂化) 量 16.04 蒸汽压 53.32kPa/-168.8℃闪点:-188℃熔点 -182.5℃沸点:-161.5℃溶解性难溶于水溶于醇、密度相密度(水=1)0.42(-164℃) 相蒸气密度(空气=1):0.55 稳定性化性质相稳定跟强酸(H2SO4、HCl)、强碱(NaOH)或强氧化剂(KMnO4)等般起反应适条件发氧化、热解及卤代等反应饱蒸气压(kPa):53.32(-168.8℃) 燃烧热 890kj/mol 总发热量55900kJ/kg(40020kJ/m3),净热值50200kJ/kg(35900kJ/m3) 临界温度(℃):-82.6 临界压力(MPa):4.59 爆炸限%(V/V):15 爆炸限%(V/V):5.3 闪点(℃):-188 引燃温度(℃):538 主要用途:用作燃料用于炭黑、氢、乙炔、甲醛等制造危险标记 4(易燃液体) 主要:纯品外观与性状:色臭气体禁配物:强氧化剂、氟、氯补充:甲烷直径0.414nm [编辑本段]环境影响健康危害侵入途径:吸入健康危害:甲烷基本毒浓度高使空气氧含量明显降低使窒息空气甲烷达25%-30%引起痛、晕、乏力、注意力集、呼吸跳加速、共济失调若及脱离致窒息死亡皮肤接触液化本品致冻伤毒理资料及环境行毒性:属微毒类允许气体安全扩散气或作燃料使用单纯性窒息作用高浓度缺氧窒息引起毒空气达25~30%现昏、呼吸加速、运失调急性毒性:鼠吸入42%浓度×60钟麻醉作用;兔吸入42%浓度×60钟麻醉作用危险特性:易燃与空气混合能形爆炸性混合物遇热源明火燃烧爆炸危险与五氧化溴、氯气、氯酸、三氟化氮、液氧、二氟化氧及其强氧化剂接触反应剧烈燃烧(解)产物:氧化碳、二氧化碳水 [编辑本段]实验室监测气相色谱《空气害物质测定》(第二版)杭士平编燃溶剂所显色;容量析《水废水标准检验》第20版(美) [编辑本段]环境标准职业接触限值 MAC(mg/m3):未制定标准前苏联MAC(mg/m3):300 美车间卫标准窒息性气体 TLVTN:ACGIH窒息性气体 TLVWN:未制定标准 [编辑本段]应急处理处置泄漏应急处理迅速撤离泄漏污染区员至风处并进行隔离严格限制入切断火源建议应急处理员戴自给压式呼吸器穿消防防护服尽能切断泄漏源合理通风加速扩散喷雾状水稀释、溶解构筑围堤或挖坑收容产量废水能漏气用排风机送至空旷或装设适喷烧掉漏气容器移至空旷处注意通风漏气容器要妥善处理修复、检验再用防护措施呼吸系统防护:般需要特殊防护建议特殊情况佩带自吸滤式防毒面具(半面罩) 眼睛防护:般需要特别防护高浓度接触戴安全防护眼镜身体防护:穿防静电工作服手防护:戴般作业防护手套其:工作现场严禁吸烟避免期反复接触进入罐、限制性空间或其高浓度区作业须监护急救措施皮肤接触:若冻伤医治疗眼睛接触: 吸入:迅速脱离现场至空气新鲜处保持呼吸道通畅呼吸困难给输氧呼吸停止立即进行工呼吸医灭火:切断气源若能立即切断气源则允许熄灭燃烧气体喷水冷却容器能容器火场移至空旷处灭火剂:雾状水、泡沫、二氧化碳、干粉环境危害燃爆危险:本品易燃具窒息性害燃烧产物:氧化碳、二氧化碳 [编辑本段]操作处置与储存运输操作注意事项: 密闭操作全面通风操作员必须经专门培训严格遵守操作规程远离火种、热源工作场所严禁吸烟使用防爆型通风系统设备防止气体泄漏工作场所空气避免与氧化剂接触传送程钢瓶容器必须接跨接防止产静电搬运轻装轻卸防止钢瓶及附件破损配备相应品种数量消防器材及泄漏应急处理设备储存注意事项: 储存于阴凉、通风库房远离火种、热源库温宜超30℃应与氧化剂等存放切忌混储采用防爆型照明、通风设施禁止使用易产火花机械设备工具储区应备泄漏应急处理设备工程控制:产程密闭全面通风其害作用:该物质环境能危害鱼类水体要给予特别注意应特别注意表水、土壤、气饮用水污染废弃处置废弃处置:处置前应参阅家关规建议用焚烧处置运输信息危险货物编号:21007 UN编号:1971 包装标志: 包装类别:O52 包装:钢质气瓶运输注意事项:采用刚瓶运输必须戴钢瓶安全帽钢瓶般平放并应瓶口朝同向交叉;高度超车辆防护栏板并用三角木垫卡牢防止滚运输运输车辆应配备相应品种数量消防器材装运该物品车辆排气管必须配备阻火装置禁止使用易产火花机械设备工具装卸严禁与氧化剂等混装混运夏季应早晚运输防止光曝晒途停留应远离火种、热源公路运输要按规定路线行驶勿居民区口稠密区停留铁路运输要禁止溜放 [编辑本段]规信息化危险物品安全管理条例(19872月17务院发布)化危险物品安全管理条例实施细则(化劳发[1992]677号)工作场所安全使用化品规定([1996]劳部发423号)等规针化危险品安全使用、产、储存、运输、装卸等面均作相应规定;用危险化品类及标志(GB13690-92)该物质划第2.1类易燃气体 [编辑本段]甲烷--21世纪主要能源甲烷种燃性气体且工制造所石油用完甲烷重要能源甲烷工制: 1 、甲烷菌解机质放入沼气池控制温度湿度甲烷菌迅速繁殖机质解甲烷、二氧化碳、氢、、氧化碳等其甲烷占60%-70%经低温液化甲烷提制廉价甲烷 2、合二氧化碳与氢催化剂作用甲烷氧再提纯 CO2+2H2= CH4+O2 碳蒸汽直接与氢反应同制高纯甲烷来源：/1186428.html问：甲烷的危害有哪些?答：甲烷分子式CH4。
大气甲烷的源和汇与土壤氧化_吸收_甲烷研究进展
大气甲烷的源和汇与土壤氧化(吸收)甲烷研究进展*王琛瑞**黄国宏 梁战备 吴 杰 徐国强 岳 进 史 奕(中国科学院沈阳应用生态研究所,陆地生态过程重点实验室,沈阳110016)=摘要> 甲烷是主要的温室气体之一,对温室效应的贡献仅次于CO 2,而每分子甲烷温室增温潜力是CO 2的21倍.因此确定全球大气甲烷的源与汇,并对其进行估算、预测已成为目前全球环境变化及温室效应研究的一个热点.本文概述了国内外大气甲烷源与汇研究的进展情况,详述了土壤氧化(吸收)大气与内源甲烷机理及其影响因子(如土地利用情况、环境甲烷浓度、土壤温度、湿度、pH 值、孔隙状况等).最后指出,通过在长白山森林垂直分布带开展地带性土壤甲烷氧化(吸收)研究,对估算我国温带至寒带、高山苔原带土壤吸收甲烷总量,乃至全球甲烷汇具有重要意义.关键词 甲烷 源与汇 氧化 甲烷氧化细菌文章编号 1001-9332(2002)12-1707-06 中图分类号 Q945.11 文献标识码 AAdvances in the research on sources and sinks of CH 4and CH 4oxidation (uptake)in soil.WAN G Chenrui,HUA NG G uohong ,L IAN G Zhanbei,WU Jie,XU Guoqiang ,Y U E Jin,SHI Yi (K e y L aboratory of T er r estr ial Ecological Process ,I nstitute of A pp lied Ecology ,Chinese A cademy of Sciences ,Shenyang 110016).-Chin.J.A pp l.Ecol .,2002,13(12):1707~1712.M ethane (CH 4)is one of the main gr eenhouse g ases contributing greenhouse effect,and its potential greenhouse effect is 21times of CO 2.T her efore,to determine the sources and sinks of atmospheric CH 4and to assess and forecast their amounts become and importand focus concerning t he researches o n g lobal chang e and greenhouse effect.T his paper summarized the r esearches on the cources and sinks of CH 4,and amplified on the influential factors (nd -use,ambient atmospheric CH 4concentration,so il temper ature,soil moisture content,soil pH and soil porosity )on atmospheric and interior CH 4oxidation in soil.It is significant t hat studying CH 4ox idatio n in vertical zonat ion soil in for ests of Changbai M ountain to evaluate the CH 4consumption in for est soil.Key words M ethane,Sources and sinks,Ox idation,M ethanotroph.*国家自然科学基金项目(40171092)和国家重点基础研究发展规划资助项目(G1999011805).**通讯联系人.2002-03-04收稿,2002-05-07接受.1 引 言20世纪40年代末,M igeotte 通过太阳红外光谱观测了大气甲烷(CH 4),并对其垂直分布进行了推算,成为公认的大气CH 4发现者.实际上早在19世纪法国科学家G autier 就曾经测量过大气中的CH 4[75].由于人类活动的影响,自1750年以来,大气CH 4浓度已增长150%(1.060L l #L -1).目前大气CH 4在对流层的浓度约为1.760L l #L -1,增长速度年均为0.007L l #L -1;对温室效应的贡献仅次于CO 2,占温室气体对全球变暖贡献总份额的20%[36],每分子CH 4温室增温潜力是CO 2的21倍[37].大气CH 4又是一种寿命较长的气体,在大气中的寿命约为12年[36].基于上述原因,估算和预测当前和未来大气CH 4的源与汇及其变化趋势已成为国内外研究的一个热点.目前,对大气CH 4源(排放)的研究较深入,而对大气CH 4及土壤内源CH 4汇(吸收),特别是对土壤氧化(吸收)CH 4及其影响因子尚无比较全面和系统的研究.因此,在全球范围内不同生态系统全面开展CH 4汇的研究,对准确估算、预测大气CH 4含量及其变化趋势,全面理解与预测未来全球变化及温室效应的尺度与规模具有重要意义.2 大气C H 4的源和汇大气CH 4含量是自然的和人为的CH 4排放与转移间的平衡[77],大气CH 4浓度持续升高不仅是其源增加的结果,也是其汇减小的结果.产CH 4过程与消耗CH 4过程在土壤中往往同时存在[19],土壤CH 4通量是两个过程的综合.大气CH 4的主要来源是厌氧环境的生物过程,一切存在厌氧环境的生态系统都是大气CH 4的源,即生物源,产生的CH 4气体占大气CH 4总量的80%.非生物过程产CH 4的源称为非生物源,主要包括化石燃料的生产和使用过程的泄漏.大气CH 4源也可以按照是否为人类所直接参与而分为自然源和人为源.前者主要包括湿地、白蚁、海洋等,一般占总源的30%~50%;后者主要包括能源利用、垃圾添埋、反刍动物、稻田和生物体燃烧等,大约占总源的50%~70%(表1). 大气CH 4的汇主要是CH 4在大气对流层与OH 自由基发生化学反应,其次是水分未饱和土壤的吸收和少量的向平流层输送.氧化CH 4细菌广泛散布于土壤、沉积和水环境.应用生态学报 2002年12月 第13卷 第12期 CHI NESE JO U RNAL OF A PPL IED ECOL OGY ,Dec.2002,13(12)B 1707~1712表1全球CH4收支估算值与TAR采用值比较[36]Table1Estimates of the global methane budget(in T g#yr-1)from different sources compared with the values adopted for TAR项目Item Fung等(1991)Hein等(1997)Lelieveld等(1998)Houw eling等(1999)M osier等(1998a)Olivier等(1999)Cao等(1998)SAR TARa(2001)基准年Base year1980s-1992-19941990-1980s1998自然源湿地Wetlands115237225c14592Natural白蚁Termi tes20-2020sources海洋Ocean10-1515碳氢化合物Hydrates5-10-人为源能源Energy759711089109Anthropogenic垃圾填埋Landfi lls4035407336sources反刍动物Ruminants8090b115938093b废物处理Was te treatment-b25-14b稻田Rice field10088c-25~546053生物体燃烧Biomass burni ng554040403423其它Other---2015总源T otal source500587600597598失衡Imbalance(trend)+37+22汇S i nks土壤Soils10-3030443030对流层OH反应T ro posphe ric OH450489510490506向平流层输送Strat ospheri c loss-46404040总汇T otal sink460535580560576 a)TAR(IPCC,Third Assessment Report)budget based on1.745L l#L-1,lifetime of8.4yr,and an imbalance of+8ml#L-1#yr-1;b)W aste treat-ment included under ruminants;c)Rice included under w etlands.早在20世纪初人类便获知细菌能够氧化CH4[52,68].这一结果在前苏联石油勘探领域得到了广泛地运用,把氧化CH4细菌作为石油气的标志[49,50].土壤被视为大气CH4的汇是一个非常新的理念.继Harriss等[34]报道在美国弗尼吉亚一片森林覆盖的泥炭沼的沉积物中发现土壤氧化CH4后,土壤作为CH4汇氧化(吸收)C H4的研究才得到普遍的重视与广泛的开展. CH4氧化在对热带、温带以及北极地区的许多土壤的研究中得到证实[51,63,79,84].土壤作为CH4的汇每年大约从大气中吸收30T g CH4,占总汇的5.2%,在对流层与OH自由基反应占总汇的87.8%,向平流层输送C H4占总汇的7%[36](表1).3土壤氧化(吸收)CH4机理311CH4氧化菌土壤氧化(吸收)CH4主要是CH4氧化细菌作用的结果.此外,硝化细菌以及硫酸盐还原菌和产CH4细菌本身也可以氧化少量的CH4[8,88].湿地CH4氧化菌处于高浓度的CH4环境当中,如水稻土中CH4比大气CH4浓度高10~104倍[64],而旱地土壤中CH4氧化菌是以大气CH4为C与能量来源的,由于旱地土壤与水田土壤中CH4氧化菌种群可能不一样,据此将CH4氧化区分为内源CH4氧化和大气(外源) CH4氧化.CH4氧化菌是methylotro phs生理组细菌的一个分支,具有专一性,CH4是其C和能量的唯一来源.CH4氧化菌数量及活性与土壤CH4通量间存在相关关系[20,48].根据CH4氧化菌形态、胞膜的细微结构及生理特征等的差异,目前发现的CH4氧化细菌共有6个属,依据其氧化CH4的路径及其所依赖的酶的差异分别归属3个类型:类型Ñ(M ethylosinas, M ethy lobacter,M ethylococcus和Methylomicrobium)、类型Ò(M ethy losinus和M ethylocystis)与类型Ú[27,32,33,81].加入类型Ú,以容纳如利用一磷酸核酮糖(RuM P)作为甲醛同化基本路径,类似于类型Ñ的CH4氧化菌.类型ÚCH4菌区别于类型Ñ,因为它们也拥有低水平的丝氨酸路径酶R ibulose-bisphosphate Carbox ylase(一种出现在Calvin-Benson循环中的酶),类型ÚCH4氧化菌生长在较高温度的环境当中[32].312CH4氧化过程与途径利用被称为CH4单(加)氧酶(monoox ygenase)催化CH4氧化为甲醇是CH4氧化菌的定义特征.基质通过CH4氧化菌新陈代谢的基本特征包括甲醛作为分解代谢与合成代谢媒介的重要(中枢)作用和利用中心代谢路线媒介合成物的唯一路径(图1).依靠甲醇生长的酵母菌家系利用另外一条被称为二羟基丙酮途径同化甲醛[3,4,5,32].CH4氧化代谢途径中的代谢中间产物甲酸和甲醇与非CH4氧化代谢途径中的中间产物和能促进土壤产CH4菌产CH4活性的碳源物质(酵母膏、葡萄糖和乙酸)相比可更强烈地抑制土壤氧化外源CH4的活性[48].TypeÑM ethanotrophs单磷酸核糖途径(RuM P PATH WAY){CH4y CH3OH y HCHO y HCOOH y CO2(1)|丝氨酸途径(SERINE PATHWAY)TypeÒM ethanotrophs3HCHO+ATP y GLYCERALDEHYDE-3-PHOS+ADP(2)细胞物质(Cell M aterial)2HCHO+CO2+3ATP+2NADH y2-PHOSPHOGLYCERAE+2ADP+Pl+NAD+(3)细胞物质(Cell M aterial)图1CH4氧化与甲醛同化途径[32]Fig.1Pathw ays for the oxidation of CH4and assimilation of formalde-hyde.1)CH4氧化途径CH4oxidation pathw ays;2)甲醛同化单磷酸核糖途径RuM P pathw ay;3)甲醛同化丝氨酸途径Serine pathw ay.4影响土壤氧化(吸收)CH4的因素411土壤温度目前,国内外关于土壤温度对土壤氧化(吸收)CH4的影1708应用生态学报13卷响的研究存在不同的观点.一种观点认为,温度对土壤氧化(吸收)CH4的影响很小[24,65].另一种观点认为,温度对土壤氧化(吸收)CH4影响很大,因为绝大多数CH4氧化细菌都是中温型微生物,因而土壤氧化(吸收)CH4的能力与温度密切相关,过高或过低的温度条件都会抑制CH4氧化.王艳芬等[76]在锡林河流域草原对CH4通量的研究结果表明,土壤吸收CH4随温度的降低而逐渐降低,虽然地温低达-30e时仍有CH4吸收,但吸收量很少.Y an和Cai[86]对内源CH4氧化研究结果显示,稻田土壤在5e或50e时已无CH4氧化发生.Nesbit等[54]在实验室对取自湿地与森林的土壤样品进行了影响土壤吸收大气CH4因子的研究,发现最理想的CH4消耗发生温度在20e与30e之间,当温度达到40e时CH4吸收剧烈下降.Steinkamp等[69]研究发现,在较低的土壤温度条件下(<10e),温度对大气CH4氧化的调节作用比土壤湿度更强,在0~10e范围内,温度与CH4氧化速率正相关. 412土壤湿度土壤湿度对CH4氧化的影响主要是通过影响土壤中CH4和O2气体扩散与CH4氧化细菌活性实现的[9,45,54,74,80].因为空气和水同时存在于土壤空隙中,在土壤孔隙一定的情况下,一方容积增加另一方容积必然随之减少.土壤湿度低,会限制CH4氧化菌的活性,反之,土壤空气减少扩散受到限制,对微生物来说,当氧气浓度小于3@10-6g分子时,土壤微生物活动就从好气过程变为嫌气过程为主,CH4氧化细菌受到抑制.Czepiel等[21]研究了取自草地与林地的土壤样品,结果表明土壤氧化CH4与土壤湿度有很强的相关性.土壤干燥,湿度低于田间持水量后,所有样品CH4氧化速率都显著下降,随着水分的增加,CH4氧化速率升高,至水分理想值后水分继续增加CH4氧化速率则开始下降.测得的氧化速率最高值范围,草地土壤为2.2~6.1nmol#h-1g-1干土,森林土壤为3.7~9.0nmol#h-1#g-1干土.氧化速率最大值出现时不同土壤相应的湿度不同,草地土壤的湿度范围是18%~33%,森林土壤的湿度范围是30%~51%.Whalen等[78]认为,这是因为理想的土壤湿度可以维持一个最大的微生物生物量. Singh等[66]在印度季节性干旱地区的研究表明,CH4吸收率干季比雨季高(P<0.05),夏季(干旱时期)土壤湿度与CH4吸收率呈正相关,而其它时期呈负相关.综上分析可见,每一种类型的土壤在未被其它因素完全抑制的条件下都有一个CH4氧化速率最高的湿度范围.蔡祖聪等[16]对内源CH4氧化的研究认为,土壤所处环境常年水分状况是决定其氧化CH4最佳水分含量的的主要因素,土壤的常年水分含量越高,氧化CH4的最佳水分含量也越大.Gulledg e等[30]认为,最佳土壤水分含量与优势水分含量有关,说明氧化大气CH4的微生物对水分具有很强的适应性,与蔡祖聪等[16]的研究结果一致.413土壤C、N含量与施肥在土壤C、N含量是否对土壤氧化(吸收)CH4有影响的问题上,也存在着不同的研究结果.Singh等[66]的研究表明,土壤吸收大气CH4与土壤全N、C(X,%)间为负相关关系.而耿远波等[28]对草原土壤温室气体通量与土壤C、N含量的相关性研究表明,CH4通量与土壤表层有机碳、全氮含量、C/ N比值没有显著相关性.实验室与野外的观测研究表明,氮肥的施加降低了土壤氧化(吸收)CH4的能力[1,31,42,45,54,70].BÊrjesson等[11]以Ca (NO3)2和NH4NO3连续两年施肥(150kgN#hm-2)后发现,尽管施肥起初抑制了大气CH4的消耗,但这一影响伴随着无机氮的散失在第一年随着时间的推移趋于下降.两年后施肥与对照地点相比,CH4氧化有实质性升高,可能与取样时期氧化CH4生物迅速生长有关.H tsch等[39]的研究认为,长期使用无机氮肥(140年)引起土壤氧化大气CH4能力的重大改变,肥料使用的数量越大,CH4氧化的速率就越低.铵态氮对土壤大气CH4氧化的抑制作用是不可逆的,并且在铵态氮消失以后继续存在.蔡祖聪等[17]对内源CH4氧化的研究还发现,稻田土壤施NH4Cl对CH4氧化的影响与CH4浓度有关.NH4Cl的施加抑制了土壤氧化CH4的初始速率,抑制作用随施加NH4Cl 的增加而加强,而随着CH4浓度的升高而减弱.如果CH4浓度足够高,初始抑制作用会减轻,继续培养抑制作用消失.考虑到滞水时期稻田土壤CH4浓度通常高于2000L l#L-1,因此断定施加NH4Cl对稻田土壤氧化CH4初始的抑制作用是暂时的.对大气CH4氧化而言,Schnell等[62]通过对森林土壤的研究认为NH4+抑制的程度随CH4浓度的升高而升高.亚硝酸盐是比NH4+更有效的CH4氧化抑制剂.土壤中促进铵氧化的因素,例如CH4浓度升高和甲酸盐、甲醇或B-羟基乙酸盐,增强了铵对CH4氧化的抑制作用,或许是亚硝酸盐产物提高的结果.可见CH4氧化与土壤N的形式有关.Nanba等[53]的研究结果表明,N H4+对森林土壤氧化大气CH4的抑制作用与其形成的盐的形式关系密切.NH4Cl的抑制作用比NH4NO3和(N H4)2SO4强.抑制作用强弱的差异不能完全解释为是添加NH4+而导致土壤pH下降的结果,因为施加NH4+与施加相同pH值矿质酸相比,土壤抑制CH4氧化作用要强得多,显然抑制作用主要来自NH4+的直接影响.目前,NH4+抑制CH4氧化得到较普遍认可的途径有3种[40].一是通过对CH4氧化酶系统的直接抑制,二是通过形成N2O-对CH4氧化的抑制[43],三是长期施加氮肥引起土壤中微生物群落的改变[1].414土壤pH值土壤酸度通过影响微生物活性或土壤动物种群动态控制CH4氧化.Smith等[67]认为,土壤酸性增强可导致土壤氧化大气CH4速率下降.这在某种程度上可解释为土壤有机物质在土壤表面的累积阻碍了气体扩散.Brumme等[15]的解释为低pH值条件促进了土壤有机表层的形成.该层没有任何CH4氧化的能力,所起的作用如气体扩散的屏障,使土壤氧化CH4的能力下降.森林土壤酸性增强减少了微生物生物量170912期王琛瑞等:大气甲烷的源和汇与土壤氧化(吸收)甲烷的研究进展及微生物活性[2].落叶林土壤比针叶林土壤可以吸收更多的CH4[13,65,70],是酸性土壤抑制CH4营养菌的佐证.不同土壤CH4氧化适宜的pH值范围还有待进一步研究.415土壤孔隙状况土壤孔隙状况(即孔性)影响气体在土壤中的运输,土壤孔性的两个决定性参数气体扩散率和空气透过率,通过影响气体在土壤中的运输而对CH4氧化起作用.DÊrr[24]和Kruse 等[46]认为,气体扩散率是影响大气CH4氧化最重要的土壤物理性质之一.它的作用通过供应供细菌氧化的CH4得以实现.大气CH4氧化速率随着气体扩散率的增加而提高[6],空气透过率影响土壤剖面C H4移动的速率和透过的程度. Striegl[72]认为,在好气土壤中,因为氧化CH4细菌对CH4的消耗能力大于其从大气向土壤中的扩散,所以CH4的扩散速率及土壤剖面中CH4的浓度决定着CH4氧化速率的最高值.Ball等[6,7]的研究表明,空气渗透率比扩散率更易受土壤结构的影响,和气体扩散率一样与大气CH4氧化速率有关.只有在气体运输不良的土壤,CH4氧化才受到与降雨相联系的气体运输变化的影响.416CH4和CO2浓度W illison等[82]通过对英国森林、草原及耕地土壤的研究认为,英国土壤当前吸收CH4的54%是大气CH4浓度升高的结果.N esbit和Breitenbeck[54]在实验室的研究也证实了CH4吸收初始速率在高浓度CH4条件下升高的结果,CH4吸收速率随CH4浓度下降而迅速下降.CH4氧化作为大气CH4浓度升高的一个负反馈在潮湿土壤中调节CH4排放[78].为了确定生态系统CO2富集是否会影响土壤微生物消耗CH4,Phillips等[56,57]研究了CO2浓度升高(560L l#L-1)对温带森林土壤吸收大气CH4的影响,结果表明土壤吸收CH4减少了30%,而且这种影响将随着气候的变暖而加强.即使在相似的湿度、温度、N O3-与N H4+含量条件下,这种趋势仍然存在.K ing[44]的研究也表明,大气CH4浓度与全球气候变化对土壤吸收CH4有重大影响,与Phillips等[56,57]的研究结果一致.颜晓元和蔡祖聪[87]通过对内源CH4氧化的研究认为,无论是土壤本身产生或是外源加入,当CH4浓度比较高时土壤氧化CH4的速率较大,且可利用的最低浓度较低,甚至低于大气CH4的浓度.417土地利用变化人类活动对自然界的影响不断加深,特别是在过去的100~200年间,土地利用格局发生了巨大的变化.越来越多的证据表明,土地利用变化与其他人类活动干扰降低了土壤氧化CH4能力.如Dobbie等[22]在苏格兰、丹麦和波兰森林与农地的研究表明,由于向农业转换的原因,土壤氧化大气CH4速率平均减少60%.Ojima等[55]在美国东北部的研究表明,温带森林土壤施氮肥后对大气CH4的吸收量降低30% ~60%,温带草原增施氮肥与转化为农地CH4吸收降低35%~75%.他们利用这些数据对温带森林和草原生态系统做了一系列计算,估计土地利用与管理对CH4汇变化的影响,认为随着过去150年大气CH4浓度的提高,如果陆地植被没有因向农业用地转变而减少,温带CH4汇会从大约8T g #yr-1升高到27T g#yr-1.剧烈的土地覆盖变化与广泛而缓慢的干扰(如大气N沉降的增加)使温带生态系统CH4汇下降30%.李玉娥等[47]在中国内蒙古达拉特旗对天然草地转变为农田的研究表明,土壤对大气CH4的吸收减少.Smith等[67]在北欧的研究结果认为,天然土壤转变为农业用地土壤氧化CH4速率将减少2/3,这与其他地区的研究结果非常接近.而农业用地转化为森林,CH4氧化速率会慢慢升高[59].Prieme 等[58]在加纳北部地区的结果表明,农业用地平均比原始林地氧化大气CH4能力低63%,草原土壤每年火烧使土壤氧化CH4速率降低至5L g#m-2#h-1,而6年没有火的地点为9L g#m-2#h-1.Dobbie与Smith[22]的研究表明,耕作土壤氧化大气CH4速率低于森林土壤的一半.许多研究都证明,就土壤氧化大气CH4的能力而言,森林土壤>草原土壤>旱田地[22,23,71,82,83].土地利用变化或施肥后土壤氧化大气CH4速率的恢复缓慢,大约需要100年以上的时间才能恢复到干扰以前的状态[56].Bradford等[14]研究了土壤氧化大气CH4对森林择伐与择伐的响应,结果表明皆伐降低了CH4的净吸收量,而择伐使CH4的净吸收速率升高.此外,土壤动物对土壤氧化大气CH4也有影响.Bor ken 等[12]研究发现,蚯蚓(Lumbr icus ter restris L.)的引入使森林土壤氧化大气C H4速率明显下降(P<0.05).杀虫剂、除草剂的使用也会抑制土壤氧化大气CH4[10,61].引起这些因子改变的因素如降水[13]也会对土壤氧化大气CH4产生影响.5土壤氧化(吸收)CH4的季节与空间分布规律对于吸收CH4的任何类型土壤而言,CH4氧化速率受环境因素如土壤水分、温度等的影响不会是恒定的,都随着时间与空间的变化而变化.孙向阳[73]对北京西山森林土壤CH4通量的研究结果表明,土壤对大气CH4的吸收有一定的季节变化规律.冬季吸收值最小,几乎为0,春秋季较高,夏季最高.P rieme等[60]的研究发现吸收大气CH4的最大值出现在土壤3~9cm深度,与其它森林系统观测到的结果接近[1,21,41,62].而Whalen等[78]对北方森林土壤的研究发现,大气CH4氧化可达60cm深度,最高值发生在10~20cm区域.Henckel等[35]认为,稻田土壤CH4产量的90%在进入大气以前在水稻根系周围狭窄的有氧区域及土壤表层被氧化.稻田土壤排水一天后,在土壤表层2mm可探测到CH4氧化,排水8天后CH4氧化区域扩展到8mm深度.Dubey等[26]研究表明,对内源CH4而言,根际区域CH4氧化活性最强.6结语尽管目前国内外对大气CH4的源与汇估算及土壤氧化(吸收)CH4的研究报道很多,但不同的研究结果不尽一致,1710应用生态学报13卷有些研究间甚至出现相反的结论.如Shig ehiro等[65]对日本中部森林4块样地的研究表明,CH4平均吸收速率为3.8mg #m-2#d-1.这一结果比其他报道[1,18,29,70]要高得多.研究地点土壤质地为中壤土(FAO),这一结果是DÊrr等[24]对中壤土CH4吸收速率估算值的9倍.而在K RD(K aba Research Site Inceptisol Deciduous)发现一处落叶林土壤平均CH4吸收速率7.6mg#m-2#d-1,最高吸收速率达10.7mg#m-2#d-1.这是迄今报道的最高土壤吸收CH4速率.因此有理由认为, DÊr r等[24]可能低估了全球CH4吸收.土壤吸收CH4受多种环境因素控制,目前的研究尚缺乏对各因子及其交互作用的全面认识[25].准确估算全球CH4汇,获得全球尺度CH4吸收变化的信息有待在世界范围广泛开展.我国目前对大气CH4汇,特别是对森林土壤氧化(吸收) CH4的研究还很少[38,73,85].位于吉林省东部的长白山,植被具有典型的垂直地带性,自上而下分别为阔叶红松林、云冷杉林、亚高山岳桦林和高山苔原,是欧亚大陆东北部典型的山地自然综合体.在其不同地带性植被条件下的各类土壤进行CH4氧化(吸收)方面的研究,对准确估算北方森林土壤CH4汇及预测未来大气CH4浓度变化趋势来说,不失为一个理想的研究地点.参考文献1Adamsen APS,King GM.1993.M ethane consumption in temperate and subarctic forest soi ls:Rates,verti cal zonation,and responses to w ater and ni trogen.A ppl E nv iron M icrobiol,59:485~4902Anderson TH,Domsch KH.1993.T he metabolic quotient for CO2 (qCO2)as a specific activity parameter to assess the affects of env-ironmental conditions,such as pH,on the microbial biomas s of forest soils.S oil Biol Bioche m,25:393~3953Anthony C.1982.The bi olchemis try of methylotrophs.London: Academ i c Press Ltd.4Anthony C.1986.Bacteria oxidation of methane and methanol.Ad v M icrob Physiol,27:113~2105Anthony C.1991.Assimil ation of carbon in methylotrophs.In: Goldberg I and Rok em JS eds.Biology of M ethylotrophs.M ass: Butterw orth-Heinemann,S toneham.79~1096Ball BC,Dobbie KE,Parker J P,et al.1997.The influence of gas transport and porosity on m ethane oxidation in soils.J Geophl Res, 102(D19):23301~233087Ball BC,Sm i th KA,Klem edtsson L,et al.1997.The influence of soil gas transport properties on methane oxidation in a selection of northern European soil.J Geoph Res,102(D19):23309~233178Bedard C,Know les R.1989.Physiology biochemistry,and specific inhibitors of CH4,NH4+and CO oxidation by methanotrophs and nitrifiers.M icr obiol Rev,53:68~849Billings SA,Richter DD,Yarie J.2000.Sensi tivity of soil methane fluxes to reduced precipi tation in boreal forest soils.S oil Biol Biochem,32:1431~144110Boecks P,Cleemput OV and M eyer T.1998.T he i n fluence of land use and pesti cides on methane oxidati on in some Belgian soils.Biol Fer t Soils,27(3):293~29811BÊrjess on G,Nohrstedt H;.2000.Fast recovery of atmospheric methane consumption in a Sw edish fores t soil after single-shot N-fertili zati on.For E c ol M anag,134(1/3):83~8812Borken W,Gr ndel S,Beese F.2000.Potential contribution of L u mbricus terrestris L.to carbon dioxide,methan e and ni trous ox-ide fluxes from a forest soil.Boil Fer t Soils,32(2):142~14813Born M,DÊrr H,L evin I.1990.M ethane consumption in aerated soil of the temperate zone.Tellu s,42B:2~814Bradford M A,Ineson P,Wookey PA,et al.2000.S oil CH4oxida-tion:Response to forest clearcutting and th i nning.S oil Biol Biochem,32:1035~103815Brumme R,Borken W.1999.Site variation i n methane oxidati on asaffected by atmospheric deposition and type of temperate forest e-cosystem.G lobal Biogeochem Cyc,13(2):493~50116Cai Z-C(蔡祖聪),M oiser AR.1999.Effects of w ater status on CH4ox idation,N2O and CO2emissi on.Soil(土壤),6:289~298(i n Chinese)17Cai ZC,M osi er AR.2000.Effect of CH4Cl addition on methane oxidation by paddy soils.S oil Biol Biochem,32:1537~154518Castro M S,Steudler PA,M i llham S.1995.Factors controlling at-mospheric methane cons umption by forest soil s.Global Bioge oche m Cycle s,9:1~1019Chan AS,Parkin T B.2000.Evaluation of potential inhibitors of methanogenesi s and methane oxidation i n a landfill cover s oil.S oil Biol Biochem,32(11/12):1581~159020Chen Z-Y(陈中云),M in H(闵航),Chen M-C(陈美慈),et al.2001.Studies on relationsh ips among methane emission and methane-oxidizing an d methanogenic bacteria in three types of ri ce-field s oil.Acta Ecol S in(生态学报),21(9):1498~1505(in Ch-i nese)21Czepiel PM,Crill PM,Harri ss RC.1995.Environmental factors i n-fluencing the variabi lity of methane oxidation in temperate zone soils.J Geop h R es,100(D5):9359~936422Dobbie KE,Smith KA,Prieme A,et al.1996.Effect of lan d use on the rate of m ethane uptake by surface s oils in northern Europe.At-mosp heric Env iron,30(7):1005~101123Dobbie KE,Smith parison of oxidati on rates i n w oodland,arable and set aside soils.S oil Biol Biochem,28(10/11): 1357~136524DÊrr H,Katruff L,Levin I.1992.Soil texture parameterization of the methane uptake in aerated soils.Che mosp here,26:697~713 25Dubey SY,Kashyap AK,S ingh JS.1996.M ethanotroph ic bacteria, methanotrophy and methane oxidati on i n soil and rhizosphere.Trop Ecol,37:167~18226Dubey SY,Sinha ASK,S ingh JS.2000.Spatial variation in the ca-pacity of soil for CH4uptake and population size of methane oxidi z-ing bacteria in dry-land rice agriculture.Cu rrent S ci,78(5):617~ 62027Gal.chenko VF and Andrew LV.1984.Taxonomy of obli gate methylotrophs.In:Craw ford RL and Hanson RS eds.M icrobial Grow th on C1Com pounds.W ashington D.C.:Am erican Society for M icrobiology.269~28128Geng Y-B(耿远波),Zhang S(章申),Dong Y-S(董云社),et al.2001.T he content of soil organic carbon and total nitrogen and coral activity between their content and fluxes of CO2,N2O and CH4 in Xilin River Basin steppe.A cta Geogr S in(地理学报),56(1):44 ~53(in Chinese)29Goldman M B,Groffman PM,Pouyat RV,et al.1995.CH4uptak e and N availability in forest soils along an urban to rural gradient.S oil Biol Biochem,27:281~28630Gulledge J,Steudler PA and Schimel JP.1998.M oisture control over atmospheric CH4consumption and CO2production in di verse Alaskan soi ls.Soil Biol Biochem,30:1127~113231Hansen S,M aehlum JE,Bakken LR.1993.N2O and CH4fluxes i n soil influenced by fertilization and tractor traffic.J Soil Biol Biochem,25(5):621~63032Hanson RS and Hans on TE.1996.M ethanotrophic bacteria.M i-c robiol Re v,6(2):439~47133Hans on RS,Netrusov AI and Tsuji K.1991.T he obligate methan-otrophic bactria M ethylococ uus,M ethylomonas,M ethylosinus and related bacteri a.In:Balow s A,Ttuper HG and Dworkin M eds.T he Prokaryotes.New York:Springer-Verlag.2350~236534Harris s RC,Sebacher DI,Day FP.1982.M ethane flux in the Great Dismal S wamp.Nature,297:673~67435Henckel T,Jack el U,Con rad R.2000.Vertical distribution of the methanotrophic community after drainage of rice field soil.FEM S M icrobiol Ecol,34(3):279~29136Houghton JT,Di ng Y,Gri ggs DJ eds.2001.Climate Change2001: T he Scientific Basis Contribution of Working Group I to the T hird Assessment Report of Intergovernmental Panel of Climate Change (IPCC).Cambridge:Cambridge University Press.37Houghton JT,Jen ki ns GJ,Ephraums JJ eds.1990.Climate Change.T he Intergovernmental Panel on Climate Change(IPCC) S cientific Assessment.Cambridge:Cambridge University Press38Huang G-H(黄国宏),Chen G-X(陈冠雄),et al.1995.N2O and CH4flux es from typical uplan d fields i n northeast China.Chin J App l Ecol(应用生态学报),6(4):383~386(in Chi n ese)39Hutsch BW,Webster CP,Pow lson DS.1993.Long-term effects of171112期王琛瑞等:大气甲烷的源和汇与土壤氧化(吸收)甲烷的研究进展nitrogen fertilization on methane ox i dation in soil of th e broad balk w heat experiment.Soil Biol Biochem ,25(10):1307~131540 Hutsch BW.1996.M ethane oxidation in soi ls of tw o long -term fer -tilizati on experiments in Germany.S oil Biol Biochem ,28(6):773~78241 Jensen S,H olmes AJ ,Olsen RA,et al .2000.Detecti on of methane oxidizing bacteria in forest soil by monooxygenase PCR amplifica -tion.M icr obial Ecol ,39(4):282~28942Keller M ,M i tre M E,S tallard RF.1990.Consumpti on of atmo -spheric methane in soils of centrall Panama:Effects of agricultural development.Globlal Biogeochem Cyc ,4:21~2743King GM ,S chnell S.1994.Effect of increasing atmospheric methane concentration on ammonium inhibi tion of soil methane con -sumpti on.Nature ,370:282~28444 King GM .1997.Responses of atmosph eric methane consumption by soils to global cli mate change.Global Change Biol ,3:351~36245 Koschorreck M.1993.Oxidation of atmospheric methane in soi l:M easurements in the field,in soil cores and in soil samples.Global Biogeochem Cyc ,7(1):109~12146 Kruse CW,M oldrup P,Iversen N.1996.M odeling diffusi on and reaction in soil II.Atmospheric methane diffusion and consumption in a forest soil.S oil Sci ,161:355~36547Li Y -E(李玉娥),Lin E -D(林而达).2000.Effect of variation i n land use pattern of natural grass land on its CO 2emission and CH 4uptake.R ural Eco -Env ir on (农村生态环境),16(2):14~16(i n Chinese)48M in H (闵 航),Chen Z -Y(陈中云),W u W -X(吴伟祥),et al .2002.Effect of carbon and ni trogen sources on the activi ty of methane oxidization i n a paddy rice soil.A cta S ci Circ (环境科学学报),22(2):70~75(in C hi n es e)49 M ogilevskii GA.1938.M i crobiol ogical investigation in connection w ith gas surveying.Raz ved ka Ned r ,8:59~6850 M ogilevskii GA.1940.T he bacterial m ethod of prospecting for oi l and natural gases.Razv edka Nedr ,12:32~4351 M osier A,Schimel D,Valentine D,et al .1991.M ethane and n-itrous oxide fluxes in nati ve fertilized an d cultivated grasslands.Na -tur e ,350:330~33252M unz E.1915.Current Physiology of M ethane Bacteri a (Zur Physiologie der M ehanbakerien ).T hesis,Friedrichs Universitat,Halle,6153 Nanba K,King GM.2000.Responses of atmospheric methane con -sumpti on by M aine forest soils to exogenous aluminum salts.A ppl Env ir on M icrobiol ,66(9):3674~367954 Nesbi t SP,Breitenbeck GA.1992.A laboratory study of factors in -fluencing methane uptake by soils.A gri Ecos E nv iron ,41:39~5455 Ojima DS,Valentine DW,M osier AR,et al .1993.Effect of land use change on methane oxidation in temperate forest and grassland soils.Chemosphere ,26(1~4):675~68556 Phillips RL,W halen SC,S chlesinger WH.2001.Influence of atmo -spheric CO 2enrichment on methane consumption i n a temperate for -est s oil.Global Change Biol ,7(5):557~56357 Phillips RL,W halen S C,Schlesinger WH.2001.Response of soi l methanotrophic activity to carbon dioxide enrichment in a North Carolina coniferous forest.Soil Biol Biochem ,33:793~80058 Prieme A,Ch risensen S.1999.M ethane uptake by a selection of soils in Ghana w ith different land use.J G e op hy Res ,104(D19):23617~2362259Prieme A,Chri stensen S,Dobbie KE,et al .1997.S l ow increase i n rate of methane oxidation i n soils w ith time follow ing land use change from arable agricul ture to w oodland.Soil Biol Biochem ,29:1269~127360Prieme A,Christen S,Galle B,et al .1996.Spatial vari abili ty of CH 4uptake i n a Danish forest soil and its relati on to different mea -surement techniques.Atmo En viron ,30(9):1375~137961 Prieme A,Ekelund F.2001.Five pesticides decreased oxidation of atmospheric m ethane in a forest soil.Soil Biol Bioche m ,33:831~83562 S chnell S,Ki ng GM.1994.M echanis tic analysis of ammonium in -hibition of atmosph eric methan e consumption in forest soils.A ppl Env i M icr obiol ,60(10):3514~352163 S eiler W,Conrad R,S charffe D.1984.Field studies of methane e -mission from termite nests into the atmosphere and measurements of methane uptake by tropical soils.J Atmospheric Chem ,1:171~18664 S hangguan X -J(上官行健),Wang M -X(王明星),C hen D -Z(陈德章),et al .1993.T he transport of methane in the rice paddy fields.A dv Eart S ci (地球科学进展),8(5):13~22(in Chinese)65Sh i gehiro I,Tadash i S,Kazuhiro I.2000.M ethane oxidation Japanese forest s oils.S oil Biol Biochem ,32:769~77766 S i ngh JS,Singh S,Raghubansh i AS ,et al .1997.Effect of soil n-itrogen,carbon and moisture on methane uptake by dry tropical for -est soils.Plant and Soil ,196:115~12167Sm i th KA,Dobbie KE,Ball BC,et al .2000.Oxidation of atmo -spheric methane in northern European soils,comparison with other ecosystems ,and uncertainties in the global terrestri al sink.Global Change Biol ,6:791~80368Sohngen NL.1906.B ber bakterien,w elche methan als kohlenstoff -nauh rung engergiequelle gebrauchen.Zentr Bateriol Parasitenk ,A bt II ,15:513~51769 S tei nkamp R,Butterbach -Bahl K,Papen H.2001.M ethane oxida -tion by soil of an N limited and N ferti liaed spruce fores t in the Black Forest,Germany.Soil Biol Biochem ,33:145~15370 Steudler PA,Bowden RD,M elillo JM ,et al .1989.Influence of n-itrogen ferti lization on methane uptake in temperate forest soi l.Na -tur e ,341:314~31671Steudler PA,M elillo JM ,Feigl BJ,et al .1996.Consequen ce of for -es-t to -pasture con version on CH 4fluxes i n the Brazilian Amazon Basin.J Geoph Res ,101(D13):18547~1855472 S triegl RG.1993.Diffusional limits to the consum ption of atmo -spheric methane by s oils.Che mosp her e ,26(1~4):715~72073 S un X -Y(孙向阳).2000.CH 4emis sion flux of forest soil in lower mountain area,Beijing.S oil E nv iron Sci (土壤与环境),9(3):173~176(in Ch i nese)74 T orn M S,Harte J.1996.M ethane consum ption by monotane soils:implications for posi tive an d negative feedback w ith climatic change.Biogeoche m ,32(1):53~6775 Wang M -X (王明星)ed.2001.CH 4Emissions from Rice Paddy S oils i n China.Beijing:S cience Press.(i n Chinese)76W ang Y -F(王艳芬),Ji B -M (纪宝明),Chen Z -Z(陈佐忠),et al .2000.Preliminary results of a study on CH 4flux i n Xili n River Basin s teppe under different grazi ng intensiti es.Acta Phytoecol Sin (植物生态学报),24(6):693~696(in Chinese)77W atson RT ,Rodhe H,Oeschger H ,et al .1990.Greenhouse gases and aerosols.In:H oughton JT ,Jenkins GJ Ephraums JJ eds.Cl-imate Change,the IPCC Scientifi c Assessment.Cambridge:Cam -bridge U niversity Press.1~4078W halen SC,Reeburgh WS,Barber VA.1992.Oxidation of methane in boreal forest soils:A comparison of seven meas ures.Biogeoche m ,16:181~21179W halen SC,Reeburgh WS.1990.Consumption of atmospheric methane by tundra soi l.Nature ,346:160~16280 W halen SC,Reeburgh W S.1996.M oisture and temperature sens -itivi ty of CH 4oxidation in boreal soils.S oil Biol Biochem ,28(10/11):1271~128181 Whittenbury R and Krieg NR.1984.M ethylococcac ea fam.In:Krieg NR and Holt JG eds.Bergey .s M anual of S ystematic Bacter-iology.Baltimore:T he Williams &Wilkins Co.256~26282 W i llison TW ,Goulding KWT ,Pow lson DS.1995.Effect of land -use change and methane mixing ratio on methane uptake from Unit -ed Kindom soil.Global Change Biol ,5(4):101~10483 W illis on TW,W ebster CP,Grouldi ng KWT,et al .1995.M ethan e oxidation in temperate soils:E ffects of land use an d the chemical form of nitrogen fertilizer.Che mosp her e ,30(3):539~54684Xu H(徐 慧),Chen G -X(陈冠雄),M a C -X(马成新).1995.A preli minary study on N 2O and CH 4emissi ons from different soils on northern slope of Changbai M ountai n.Chin J Appl Ecol (应用生态学报),6(4):373~377(in C hi n ese)85Xu H,Chen GX,H uang GH ,et al .1999.Factors controlli ng N 2O and CH 4fluxes in mixed broad -leaved/Korean pine forest of Chang -bai M ountain,Chin J For Res ,10(4):214~21886 Yan X,Cai Z.1996.Effects of nitrogen fertilizer,soi l moisture and temperature methane oxidation in paddy soil.Pedosphere ,6(2):175~18187 Yan X -Y(颜晓元),Cai Z -C(蔡祖聪).1997.M ethane oxidation i n paddy soil.Chin J Ap pl Ecol (应用生态学报),8(6):589~594(i n Chinese)88Zehnder AJ and Brock TD.1980.Anaerobic methane oxidation:Occurrence and ecology.App l Env iron M icrobiol ,39:194~204作者简介 王琛瑞,男,1970年生,硕士,助理研究员,主要从事全球环境变化、林火生态及水土流失防治方面的研究,发表论文10余篇.E -mail:wangchr@1712应 用 生 态 学 报 13卷。
温室气体 温室效应比较 GWP值
温室气体以下为百度知道关于温室气体的摘要：详情登陆：/view/3185.htm温室气体指的是大气中能吸收地面反射的太阳辐射,并重新发射辐射的一些气体,如水蒸气、二氧化碳、大部分制冷剂等。
它们的作用是使地球表面变得更暖,类似于温室截留太阳辐射,并加热温室内空气的作用。
这种温室气体使地球变得更温暖的影响称为“温室效应”。
水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)、甲烷(CH4)和臭氧(O3)是地球大气中主要的温室气体。
温室气体之所以有温室效应，是由于其本身有吸收红外线的能力。
温室气体吸收红外的能力是由其本身分子结构所决定的。
1820年之前，没有人问过地球是如何获取热量的这一问题。
正是在那一年，让-巴普蒂斯特-约瑟夫·傅里叶傅里叶（1768～1830年，法国数学家与埃及学家），回到法国后，他整年披着一件大衣，将大部分时间用于对热传递的研究。
他得出的结论是：尽管地球确实将大量的热量反射回太空，但大气层还是拦下了其中的一部分并将其重新反射回地球表面。
他将此比作一个巨大的钟形容器，顶端由云和气体构成，能够保留足够的热量，使得生命的存在成为可能。
他的论文《地球及其表层空间温度概述》发表于1824年。
当时这篇论文没有被看成是他的最佳之作，直到19世纪末才被人们重新记起。
其实只因为地球红外线在向太空的辐射过程中被地球周围大气层中的某些气体或化合物吸收才最终导致全球温度普遍上升，所以这些气体的功用和温室玻璃有着异曲同工之妙，都是只允许太阳光进，而阻止其反射，近而实现保温、升温作用，因此被称为温室气体。
其中既包括大气层中原来就有的水蒸气、二氧化碳、氮的各种氧化物，也包括近几十年来人类活动排放的氯氟甲烷（HFCs）、氢氟化物、全氟化物（PFCs）、硫氟化物（SF6）、氯氟化物（CFCs）等。
种类不同吸热能力也不同，每分子甲烷的吸热量是二氧化碳的 21倍，氮氧化合物更高，是二氧化碳的270倍。
不过和人造的某些温室气体相比就不算什么了，目前为止吸热能力最强的是氯氟甲烷（HFCs）和全氟化物（PFCs）。
化学有机化合物甲烷的结构和性质
卤化反应是通过自由基机理进行的。在光照下，卤素分子均裂产生自由基，然后与甲烷分子发生碰撞 ，生成甲基自由基和卤化氢。甲基自由基再与卤素分子反应生成卤代甲烷。
甲烷的氧化反应
氧化剂的选择性氧化
甲烷可以在某些氧化剂存在下发生选择性氧 化反应，生成甲醛或甲醇等氧化物。这类反 应通常需要特定的催化剂和条件。
甲烷的电子结构和化学键
电子结构
碳原子有4个价电子，每个氢原子有1个价电子。在甲烷分子中，碳原子的4个价 电子与4个氢原子的价电子形成共价键。
化学键
甲烷分子中，碳原子与氢原子之间通过sp3杂化轨道形成四个等同的C-H共价键 。这四个C-H键的键长、键角和键能都相等。
甲烷的分子轨道理论解释
分子轨道理论：根据分子轨道理论，甲烷分子中的碳原子和氢原子的原 子轨道组合形成分子轨道。这些分子轨道包括成键轨道和反键轨道。
化学有机化合物甲烷的结构和性质
汇报人： 日期:
目 录
• 甲烷的概述 • 甲烷的结构 • 甲烷的物理性质 • 甲烷的化学性质 • 甲烷的用途和影响
01
甲烷的概述
甲烷的定义
定义
甲烷是一种无色、无味、难溶于 水的气体，化学式为CH4，由一 个碳原子和四个氢原子组成。
分子结构
甲烷分子具有四面体结构，碳原 子位于四面体的中心，四个氢原 子位于四面体的四个顶点。
甲烷燃烧时呈现蓝色的火焰，这是因为燃烧产生的热量使气体分子激发到高能态，然后释放出特定波长的光。燃 烧温度较高，说明甲烷具有较高的能量含量。
甲烷的卤化反应
与卤素的反应
甲烷可以与卤素（如氯、溴）在光照条件下发生取代反应，生成相应的卤代甲烷和卤化氢。这类反应 是自由基链式反应，通过链引发、链增长和链终止步骤进行。