我所海气室温室气体团队在海洋甲烷研究方面取得新进展

来源： 发布时间： 2025年12月18日 点击数：

近期，我所海气室温室气体团队在地学权威期刊《Limnology and Oceanography》和《Limnology and Oceanography Letters》（中科院一区top）发表了题为“甲烷碳稳定同位素揭示北冰洋中央区是大气甲烷的汇”和“海洋环境甲烷有氧产生”的论文。上述研究成果提出了北冰洋中央区高值甲烷消除理论；揭示了甲烷有氧产生过程对全球海洋甲烷收支的贡献，为认识海洋甲烷生地化循环及其与气候变化之间的关系提供了新思路。我所叶旺旺副研究员为论文第一作者和通讯作者。

甲烷是重要的温室气体，其百年尺度的温室潜力是二氧化碳的28倍，贡献了三分之一的温室效应。极区是气候变化的放大器，被认为是大气甲烷的净源。然而，海冰冻融背景下的水-冰-气界面甲烷交换机制仍不清楚。研究团队在前期的工作中发现陆源甲烷可以通过海水和海冰的裹挟作用输送至北冰洋中央区，造成水柱中过剩甲烷现象，初步回答了北冰洋高值甲烷“从哪来”的问题（Ye et al., 2023, GBC）。为进一步探究高纬区甲烷循环过程，回答高值甲烷“到哪去”的问题，研究团队分析了水柱中甲烷碳稳定同位素数据，发现高值甲烷在夏季冰融水的阻隔作用下被封存、在秋冬季氧化作用下被移除，从而导致北冰洋中央区成为大气甲烷的潜在弱汇，揭示了季节性海冰冻融对温室气体海气交换的影响，为认识极区温室气体循环与气候变化的关系提供了科学依据（Ye et al., 2025, LO）。

图1 北冰洋海水甲烷迁移转化机制示意图

在甲烷产生机制方面，微生物介导的甲烷有氧产生过程是海洋环境中重要的甲烷来源。然而，该过程的作用机制及对全球海洋甲烷收支的贡献还不清楚。研究团队在前期的工作中发现有机膦是潜在的甲烷产生底物，验证了近岸海水中磷限制下的甲烷有氧产生机制观点（Ye et al., 2020, LO）。近期，研究团队通过在河口、陆架海域和极区大洋开展碳稳定同位素标记实验，进一步证实了海洋环境中广泛存在以甲基膦酸为底物的甲烷有氧产生过程，并初步估算了该过程对全球海洋甲烷排放的贡献（3~60%），为深入认识甲烷有氧产生过程在全球海洋甲烷收支中的作用提供了科学依据（Ye and Wu, 2025, LO-Letters）。

图2 不同底物碳稳定同位素标记实验中各参数变化

上述研究受到国家自然科学基金（42376239）、福建省自然科学基金（2023J05069, 2025J09052）、海洋三所基科费（海三科2025024）和海洋三所创新培育团队等项目资助。