全 文 ：海岸带盐沼生态系统卤代甲烷释放研究进展∗
谢文霞１∗∗　 赵全升１　 崔育倩１　 杜慧娜１　 叶思源２
（ １青岛大学化学科学与工程学院， 山东青岛 ２６６０７１； ２青岛海洋地质研究所， 山东青岛 ２６６０７１）
摘　 要　 卤代甲烷是破坏臭氧层的主要物质，也是重要的痕量温室气体和有机污染物．目前，
其源汇格局和全球收支存在很大的不确定性．受海陆两相交互作用影响的海岸带盐沼是卤代
甲烷重要的自然来源．本文综述了卤代甲烷自然源汇的研究现状、海岸带盐沼卤代甲烷的释
放规律以及主要影响因素．鉴于当前研究中存在的问题，其后的研究需在以下几个方面进一
步加强： １）较长时间尺度、更大区域范围的盐沼卤代甲烷释放规律及源汇评估研究；２）利用
目前已比较成熟的稳定同位素技术，更精确地定量不同盐生植物种类以及各种生物类型对盐
沼卤代甲烷的贡献比率；３）关注潮水对其产生的直接或间接影响，进一步研究潮汐涨落过程、淹
水时长等对盐沼卤代甲烷释放的影响；４）人类活动和气候变化对盐沼卤代甲烷释放的影响．
关键词　 卤代甲烷； 排放通量； 自然释放； 盐沼； 海岸带
文章编号　 １００１－９３３２（２０１５）１１－３５５４－０７　 中图分类号　 Ｐ７６； Ｘ１４２　 文献标识码　 Ａ
Ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｏｆ ｍｅｔｈｙｌ ｈａｌｉｄｅｓ ｆｒｏｍ ｃｏａｓｔａｌ ｓａｌｔ ｍａｒｓｈｅｓ： Ａ ｒｅｖｉｅｗ． ＸＩＥ Ｗｅｎ⁃ｘｉａ１， ＺＨＡＯ Ｑｕａｎ⁃
ｓｈｅｎｇ１， ＣＵＩ Ｙｕ⁃ｑｉａｎ１， ＤＵ Ｈｕｉ⁃ｎａ１， ＹＥ Ｓｉ⁃ｙｕａｎ２ （ １Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
Ｑｉｎｇｄａｏ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０７１， Ｓｈａｎｄｏｎｇ， Ｃｈｉｎａ； ２Ｑｉｎｇｄａｏ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍａｒｉｎｅ Ｇｅｏｌｏｇｙ，
Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６０７１， Ｓｈａｎｄｏｎｇ， Ｃｈｉｎａ） ． ⁃Ｃｈｉｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｅｃｏｌ．， ２０１５， ２６（１１）： ３５５４－３５６０．
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｍｅｔｈｙｌ ｈａｌｉｄｅｓ ａｒｅ ｔｈｅ ｍａｊｏｒ ｃａｒｒｉｅｒ ｏｆ ｈａｌｏｇｅｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ， ａｎｄ ｔｈｅｙ ｐｌａｙ ａｎ ｉｍ⁃
ｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｒｏｐｏｓｐｈｅｒｉｃ ａｎｄ ｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｉｃ ｏｚｏｎｅ ｄｅｐｌｅｔｉｏｎ． Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ， ｍｅｔｈｙｌ ｈａｌｉｄｅｓ ｃａｎ ａｃｔ ａｓ
ｇｒｅｅｎｈｏｕｓｅ ｇａｓｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ， ａｎｄ ｔｈｅｙ ａｒｅ ａｌｓｏ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅｉｒ
ｔｏｘｉｃｉｔｙ． Ｃｏａｓｔａｌ ｓａｌｔ ｍａｒｓｈｅｓ， ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｉｎｔｅｒｔｉｄａｌ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ ａｔ ｔｈｅ ｌａｎｄ⁃ｏｃｅａｎ ｉｎｔｅｒｆａｃｅ， ｈａｖｅ
ｂｅｅｎ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｔｏ ｂｅ ａ ｌａｒｇｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｎａｔｕｒａｌ ｓｏｕｒｃｅ ｏｆ ｍｅｔｈｙｌ ｈａｌｉｄｅｓ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ
ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｔｕｒａｌ ｓｏｕｒｃｅ ｏｒ ｓｉｎｋ ｏｆ ｍｅｔｈｙｌ ｈａｌｉｄｅｓ， ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｒｏｍ ｃｏａｓｔａｌ
ｓａｌｔ ｍａｒｓｈｅｓ ａｎｄ ａｆｆｅｃｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｅｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ． Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｉｓ， ｔｈｅ ｆｏｌｌｏｗｉｎｇ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｉｅｌｄｓ
ｎｅｅｄ ｔｏ ｂｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ： １） Ｌｏｎｇ ｔｉｍｅ⁃ｓｃａｌｅ ａｎｄ ｌａｒｇｅ ｒｅｇｉｏｎ⁃ｒａｎｇｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ａｂｏｕｔ
ｔｈｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｏｆ ｍｅｔｈｙｌ ｈａｌｉｄｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｓｏｕｒｃｅ ａｎｄ ｓｉｎｋ ｆｕｎｃｔｉｏｎ， ２） Ａｃｃｕｒａｔｅ
ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｒａｔｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｌａｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓ ａｎｄ ｖａｒｉｏｕｓ ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｔｙｐｅｓ ｔｏ ｆｌｕｘｅｓ ｏｆ
ｍｅｔｈｙｌ ｈａｌｉｄｅｓ， ３） Ｆｕｒｔｈｅｒ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｉｄａｌ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ａｎｄ ｆｌｏｏｄｉｎｇ ｄｕｒａ⁃
ｔｉｏｎ ｏｎ ｍｅｔｈｙｌ ｈａｌｉｄｅｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ， ４） Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｇｌｏｂａｌ ｃｈａｎｇｅ ａｎｄ ｈｕｍａｎ ａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ ｏｎ ｍｅｔｈｙｌ ｈａ⁃
ｌｉｄｅｓ ｅｍｉｓｓｉｏｎ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｍｅｔｈｙｌ ｈａｌｉｄｅｓ； ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｆｌｕｘｅｓ； ｎａｔｕｒａｌ ｅｍｉｓｓｉｏｎ； ｓａｌｔ ｍａｒｓｈ； ｃｏａｓｔａｌ ｚｏｎｅ．
∗国家自然科学基金项目 （ ４１４０６０８９）、海洋地质保障工程项目
（ＧＺＨ２０１２００５０３）、青岛市民生计划项目（１３⁃１⁃３⁃１１０⁃ｎｓｈ）和山东省
高等学校青年骨干教师国内访问学者项目资助．
∗∗通讯作者． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｘｗｘ０８０３１２＠ １６３．ｃｏｍ
２０１５⁃０４⁃１５收稿，２０１５⁃０８⁃０４接受．
　 　 卤代甲烷（也称为甲基卤化物）由 １ 个卤素原
子与 １个甲基构成，虽是挥发性卤代烃中最简单的
一类化合物，却是破坏臭氧层的主要物质［１］ ．卤代甲
烷主要包括氯甲烷（ＣＨ３Ｃｌ）、溴甲烷（ＣＨ３Ｂｒ）和碘
甲烷（ＣＨ３Ｉ），其中 ＣＨ３ Ｉ 的光化学稳定性较低，很难
到达臭氧丰富的平流层，因此臭氧损耗潜能小，但
ＣＨ３Ｉ是海洋环境中占统治地位的含碘化合物，对全
球碘的生物化学循环起重要作用；ＣＨ３Ｃｌ 和 ＣＨ３Ｂｒ
具有较高的光化学稳定性和较低的水溶特性，平流
层中大约 １７％的氯和 ３４％的溴由 ＣＨ３Ｃｌ 和 ＣＨ３Ｂｒ
提供［２］，在对臭氧层产生破坏的气体中， ＣＨ３ Ｃｌ、
ＣＨ３Ｂｒ分别占 １３％和 １５％［３］ ．目前，全球气候变化是
人类面临的最大问题［４］，被誉为“生命之伞”的大气
臭氧层处于极其脆弱的状态，卤代甲烷在这一过程
中起着不可忽视的作用．另外，大气中的卤代甲烷还
应 用 生 态 学 报　 ２０１５年 １１月　 第 ２６卷　 第 １１期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ， Ｎｏｖ． ２０１５， ２６（１１）： ３５５４－３５６０
参与光化学反应，并具有一定的温室效应和污染毒
害作用［５－６］ ．
海岸带盐沼是处于海陆过渡区、具有较高草本
或低灌木植被覆盖度、规则或不规则地被海洋潮汐
淹没的一种湿地生态系统．海岸带盐沼受海陆两相
的交互作用，一方面盐沼具有较高的生产力，会产生
大量的有机物；另一方面海水中大量的卤离子会随
着潮流带入盐沼，为卤代甲烷的生产和相互转化提
供必要条件．也就是说，盐沼卤代甲烷的释放既通过
潮汐作用（涨落潮过程、淹水时长、水深等）受到海
洋、入海河流的影响，又受到盐沼中盐生植被、真菌
类、各种藻类及厌氧和好氧土壤微生物的影响．近十
几年来的研究已表明，海岸带盐沼是卤代甲烷重要
的自然释放源［７－１０］，但也有研究发现，盐沼不仅是卤
代甲烷的源，随着时空分布格局的变化，也可以作为
卤代甲烷的汇［１１］ ．因此海岸带盐沼这个复杂生态系
统在全球卤代甲烷排放中的贡献以及潮汐作用、植
物等对其释放通量的影响机制已引起科学界的重
视．探讨不同区域、不同气候条件下盐沼卤代甲烷的
源汇特点和排放规律对卤代甲烷全球排放评估和合
理调控具有十分重要的意义．本文对滨海盐沼卤代
甲烷的源汇功能、排放规律及影响因素的研究动态
进行综述，并对其未来的发展进行展望．
１　 卤代甲烷源 ／汇
１􀆰 １　 全球卤代甲烷的源 ／汇
国际上有关 ＣＨ３Ｂｒ 和 ＣＨ３Ｃｌ 大气环境行为的
研究已有 ３０多年历史，长期以来人们认为大气中消
耗臭氧的有机卤素化合物几乎全部是由人为作用形
成的，直到近十几年来，人们认识到卤代甲烷的来源
既包括人为源也包括自然源．已被证明的自然源包
括海洋［１２－１５］、盐沼［７，９］、藻类［１６］、真菌［１７］、陆生植
物［１８－１９］以及海草草场［２０－２２］等．已知的汇主要包括光
化学分解、土壤和植物吸收、海洋中的化学和生物降
解等［７］ ．当前全球卤代甲烷在源汇估算上仍然存在
很大的缺口［２１，２３］，特别是 ＣＨ３Ｂｒ，已知汇超出已知
源的 ２０％［２４］ ．自《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔
议定书》 ［２５］及其修正案［２６］实施以来，卤代甲烷释放
源中的人为源正逐渐被淘汰，根据多年连续的观测
数据来看，大气中 ＣＨ３Ｂｒ 的浓度在近些年经过人为
调控正在逐渐降低［２１，２４，２７］ ．
在大气卤代甲烷自然源研究中，目前的研究证
明，海洋是 ＣＨ３Ｂｒ和 ＣＨ３Ｉ 最大的释放源，分别占释
放总量的 ３９％［２１］和 ８５％［２８］，海洋中卤代甲烷主要
由浮游植物、藻类和海洋细菌产生．以前人们一直认
为海洋也是 ＣＨ３Ｃｌ的最大自然源，但 Ｍｏｏｒｅ 等［２９］研
究认为，海洋净源为 ０．２ ～ ０．４ Ｔｇ·ａ－１，仅可以平衡
７％～１３％的汇（与羟基自由基反应）．最新研究表明，
热带亚热带森林是 ＣＨ３Ｃｌ 最大的自然源，占全球释
放总量的 ６６％［３０－３２］ ．海洋为第二大源，占全球释放
总量的 １１％［３３－３４］ ．热带雨林的 ＣＨ３ Ｃｌ 大约 １５００ ～
２９００ ｋｔ 来自于蕨类植物和盐生植被［１０，１９，３１，３５］，
１４００～２５００ ｋｔ源于死亡和衰老的叶片［３５］ ．可见，植
被也是卤代甲烷的重要自然源．Ｓａｉｎａ等［１８］对 １１８种
草本植物进行的研究表明，当植物漂浮在较高浓度
卤素离子溶剂中时，８７种不同的植物可以从叶盘产
生卤代甲烷．Ｙｏｋｏｕｃｈｉ等［２７］通过对全球的海岸带大
气进行检测发现，其 ＣＨ３Ｃｌ 含量与海岸带高等植物
ＣＨ３Ｃｌ的释放浓度紧密相关．
１􀆰 ２　 海岸带盐沼卤代甲烷源汇
国内外关于盐沼生态系统卤代甲烷的研究起步
较晚，最初的研究认为，盐沼生态系统不会产生大量
的 ＣＨ３Ｃｌ 和 ＣＨ３Ｂｒ，Ｏｒｅｍｌａｎｄ 等［３６］认为，盐沼中的
ＣＨ３Ｂｒ与硫化物会发生亲核取代反应从而生成甲硫
醇（ ＣＨ３ ＳＨ）， ＣＨ３ ＳＨ 会进一步生成二甲基硫
（ＤＭＳ）．同样，ＣＨ３ Ｃｌ 也会与沉积物中硫氢根离子
（ＨＳ－）在厌氧菌的作用下生成 ＣＨ３ＳＨ［３６］；早期研究
还认为，盐沼植被卤代甲烷的生成酶活性低，因此，
推断盐沼植被生物合成的卤代甲烷通量也不高．
海岸带盐沼卤代甲烷研究的历史性转折点起始
于 Ｒｈｅｗ等［７］在加利福尼亚南部盐沼的研究，Ｒｈｅｗ
等［７］认为，假设该盐沼对全球的盐沼具有代表性的
话，全球盐沼湿地尽管在面积上（０．３８×１０１２ ｍ２）仅
占全球的 ０．１％，但 ＣＨ３Ｃｌ 和 ＣＨ３Ｂｒ 的生产总量分
别达到 １７０和 １４ Ｇｇ·ａ－１，约占全球排放总量的 ４％
和 １０％．自此，关于盐沼卤代甲烷释放的研究才正式
开展起来．
近十几年来，确定和量化卤代甲烷的源汇平衡
和排放机制是卤代甲烷研究的主要内容．盐沼卤代
甲烷排放研究主要集中在美国［７－９，３７－３８］、澳大利
亚［３９］、欧洲［１０，４０－４１］等．盐沼对全球卤代甲烷贡献存
在明显的地域差异（表 １），尽管同样是卤代甲烷的
排放“源”，不同地区盐沼对全球的贡献也存在很大
差异，目前的研究表明，美国加州南部盐沼中ＣＨ３Ｃｌ
和 ＣＨ３Ｂｒ 对全球的贡献比例最高，分别达到 ４％ ～
５％和 ７％～１２％［７，９］ ．而澳大利亚［３９］、爱尔兰［４０］以及
苏格兰［１０］等盐沼释放的ＣＨ３Ｃｌ和ＣＨ３Ｂｒ分别低于
５５５３１１期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 谢文霞等： 海岸带盐沼生态系统卤代甲烷释放研究进展　 　 　 　 　 　
表 １　 全球不同区域盐沼卤代甲烷的通量
Ｔａｂｌｅ １　 Ｍｅｔｈｙｌ ｈａｌｉｄｅ ｆｌｕｘｅｓ ｆｒｏｍ ｇｌｏｂａｌ ｓａｌｔ ｍａｒｓｈｅｓ
盐沼地点
Ｓａｌｔ ｍａｒｓｈ ｓｉｔｅ
ＣＨ３Ｂｒ ＣＨ３Ｃｌ
（μｇ·ｍ－２·ｈ－１）
ＣＨ３Ｉ ＣＨ３Ｃｌ ／ ＣＨ３Ｂｒ 文献
Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ
美国 ＵＳＡ 圣迪基图泄湖 Ｓａｎ Ｄｉｅｇｕｉｔｏ Ｌａｇｏｏｎ （３２° Ｎ， １１７° Ｗ） ４．２１ ５１．１ １２ ［７］
上纽波特湾 Ｕｐｐｅｒ Ｎｅｗｐｏｒｔ Ｂａｙ （３３° Ｎ， １１７° Ｗ） ２．４ １４．８４ ０．６３ ６．２ ［９］
北加州 Ｎｏｒｔｈｅｒｎ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ （３７°—３８° Ｎ， １２２° Ｗ） ０．４６～１２．６ ０．０６～２．８１ ４．７ ［４２］
德克萨斯 Ｔｅｘａｓ （２７—２８° Ｎ， ９７—９８° Ｗ） ５．１～９．１ ５１．９～９８ １０～１０．８ ［３７］
阿拉斯加州 Ａｌａｓｋａ （７１° Ｎ， ５７° Ｗ） －０．０１８ －０．６４ ０．２３ ［３８］
英国 Ｅｎｇｌｉｓｈ 苏格兰 Ｓｃｏｔｌａｎｄ （５４°—５６° Ｎ， ２°—３° Ｗ ） ０．３～０．３５ ０．６６ ２．２ ［１０， ４１］
爱尔兰 Ｉｒｅｌａｎｄ （５３°１９′ Ｎ， ９°５４′ Ｗ） ０．３２ ０．３８ １．４ １．２ ［４０］
澳大利亚 Ａｕｓｔｒａｌｉａ （４１° Ｓ， １４５° Ｅ） ０．１９ ０．３ ０．２５ １．６ ［３９］
中国 Ｃｈｉｎａ 生长季 Ｇｒｏｗｉｎｇ ｓｅａｓｏｎ －６１．６～ －２．６８ ［１１］
（３３° Ｅ，１２０° Ｎ） 非生长季 Ｎｏｎ⁃ｇｒｏｗｉｎｇ ｓｅａｓｏｎ ０．５１～１９．２
０．３３％和 ３．２％．Ｗａｎｇ等［１１］研究表明，在植物生长季
中国江苏省盐城盐沼为 ＣＨ３Ｃｌ 的净“汇”，ＣＨ３Ｃｌ 的
吸收量为－６１．６ ～ －２．６８ μｇ·ｍ－２·ｈ－１，非生长季为
弱“源”，释放量为 ０．５１～１９．２ μｇ·ｍ－２·ｈ－１ ．阿拉斯
加北部沿海苔原也被证明是 ＣＨ３ Ｃｌ 和 ＣＨ３ Ｂｒ 的
“汇”，ＣＨ３Ｉ的微弱“源” ［３８］ ．Ｒｈｅｗ 等［４２］利用稳定同
位素示踪技术对北加州盐沼研究认为，盐沼卤代甲
烷的排放大于吸收．那么为什么某些盐沼生态系统
会从一个卤代甲烷的典型“源”转化为“汇”？ Ｒｈｅｗ
等［４２］认为主要是周围大气中该物质的浓度对其影
响的结果．以中国江苏省盐沼为例，中国东部作物生
长季大气中 ＣＨ３Ｃｌ的浓度高达 ８．６８×１０６ ～ ５８．５×１０６
ｍｏｌ·Ｌ－１，这比北半球 ０．５４×１０６ ｍｏｌ·Ｌ－１浓度高了
１６～ １００ 倍［３０，４３］，这可能是江苏省盐沼在植物生长
季表现为“汇”的主要原因．同时 Ｗａｎｇ 等［１１］的研究
结果也表明，大气中 ＣＨ３Ｃｌ 的初始浓度与 ＣＨ３Ｃｌ 的
净释放量呈较强的线性相关．
２　 海岸带盐沼卤代甲烷排放规律
盐沼卤代甲烷的排放存在明显的时空异质性．
低纬度盐沼卤代甲烷的释放量一般高于高纬度盐
沼，Ｒｈｅｗ等［３７］认为，低纬度盐沼是 ＣＨ３Ｃｌ 和 ＣＨ３Ｂｒ
的主要来源．盐沼卤代甲烷的排放会随生物和环境
因子的变化而表现出明显的日变化、季节变化和年
际变化特征［７－１０，２１，２４，２７－４１］ ．一般情况下，盐沼卤代甲
烷白天的释放量高于夜晚，生长季的排放量明显高
于非生长季，不同年际之间的排放差异也很大．
Ｒｈｅｗ等［７－８，３７］对加州南部盐沼植被 Ｂａｔｉｓ ｍａｒｉ⁃
ｔｉｍａ和 Ｓａｌｉｃｏｒｎｉａ ｖｉｒｇｉｎｉｃａ 的研究认为， ＣＨ３ Ｃｌ 和
ＣＨ３Ｂｒ 的释放峰值出现在正午日光最强时． Ｂｌｅｉ
等［１０］研究也表明，在植物的生长季，卤代甲烷的排
放有明显的昼夜变化规律，不过相比于白天，ＣＨ３Ｃｌ
和 ＣＨ３Ｂｒ夜间通量的下降幅度并不相同，ＣＨ３Ｂｒ 的
释放通量达到白天的 ６０％ ～ ７０％，而 ＣＨ３Ｃｌ 的释放
量有些地区接近零甚至为负值．植物非生长季的
ＣＨ３Ｂｒ昼夜变化模式与生长季类似，但 ＣＨ３Ｃｌ 的变
化却是随机的，对于这种现象，目前的机理还不明
确．不过卤代甲烷的日变化也不能完全排除是人为
干扰产生的影响．例如 Ｒｈｅｗ 等［７－８］测定过程中，利
用的箱体会在 １５～ ４０ ｍｉｎ 内阻碍植物接收阳光，并
且这段时间内，箱内 ＣＯ２浓度的增加会促使植物从
光合作用变为呼吸作用，而这些变化可能会对植物
体内甲基转移酶产生什么影响，目前还未知． Ｒｈｅｗ
等［３７］对德克萨斯州盐沼盐生植物 Ｂａｔｉｓ ｍａｒｉｔｉｍａ 的
研究表明，ＣＨ３Ｂｒ白天的释放通量是夜晚的 ２．３ 倍，
而 ＣＨ３Ｃｌ 仅为 １． ３ 倍，ＣＨ３ Ｂｒ 昼夜变化幅度高于
ＣＨ３Ｃｌ，与 Ｒｈｅｗ等［８］对圣地亚哥盐沼的研究结果是
一致的．
Ｒｈｅｗ等［３７］的研究结果还表明，ＣＨ３Ｂｒ 同位素
特征值昼夜变化幅度高于 ＣＨ３Ｃｌ． ＣＨ３Ｃｌ 和 ＣＨ３Ｂｒ
碳同位素特征值夜晚分别为－５０‰、－１０‰，白天为
－７０‰、－６０‰．目前，学者们提出了两种假设来解释
这种现象［７，４４］：１）白天生物生产占主导地位，而夜晚
土壤的消耗更占优势；摩尔质量在 ３０ ～ ４０ 之间的气
体更容易被土壤吸收［４２，４５］，因此，ＣＨ３Ｃｌ 夜晚的损
失要高于 ＣＨ３Ｂｒ．２）盐生植物卤代烷烃产生的过程
由两种不同的生产机制同时控制．卤化物生产的已
知机制主要是酶介导的卤化物甲基化以及植物果胶
和卤化物之间的非生物反应［４６］ ．非生物机制主要生
产轻同位素，白天非生物机制相对于酶生产要有
优势．
部分植被的卤代甲烷释放高峰出现在植被的开
花期．水稻开花期，ＣＨ３Ｂｒ 会有明显的增长，ＣＨ３ Ｉ 也
会产生释放的小高峰［４７］ ．盐生植物 Ｂａｔｉｓ ｍａｒｉｔｉｍａ、
６５５３ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷
Ｓｐａｒｔｉｎａ ｆｏｌｉｏｓａ 和 Ｓａｌｉｃｏｒｎｉａ ｖｉｒｇｉｎｉｃａ 的 ＣＨ３ Ｉ 以及
Ｆｒａｎｋｅｎｉａ ｇｒａｎｄｉｆｏｌｉａ的 ＣＨ３Ｃｌ和 ＣＨ３Ｂｒ释放高峰均
与花期一致［９］ ．不过该现象在多种植物混杂区并不
明显．
一般情况下，卤代甲烷生长季的排放量明显高
于非生长季，苏格兰盐沼非生长季 ＣＨ３Ｃｌ 和 ＣＨ３Ｂｒ
的释放通量是生长季的 １３％ ～ １６％ 和 ２２％ ～
３４％［１０］；卤代烷烃的释放也有明显的年度变化，
２００５年春天加州南部盐沼植被卤代甲烷的释放量
高于 ２００４年春季，原因主要是 ２００５ 年春季盐生植
物的生物量更高一些［９］ ．
同一区域盐沼中 ＣＨ３Ｃｌ 和 ＣＨ３Ｂｒ 的排放量之
间有没有一致性？ 相关研究表明，ＣＨ３Ｃｌ 和 ＣＨ３Ｂｒ
一般呈显著的正相关关系［７，９，３７－４２］ ．盐沼中 ＣＨ３ Ｃｌ ／
ＣＨ３Ｂｒ的通量比因地区不同而有所差别（表 １），如
果以表 １ 数据作为基础的话，全球盐沼 ＣＨ３ Ｃｌ ／
ＣＨ３Ｂｒ的值在 １．２～１２，远远低于热带雨林（６０）和全
球 ＣＨ３Ｃｌ ／ ＣＨ３Ｂｒ 的值（２２） ［１０］ ．产生这种差异最可
能的原因是盐沼植物中高浓度的 Ｂｒ－会抑制 ＣＨ３Ｃｌ
的产生，这也进一步支持了盐沼对全球 ＣＨ３Ｂｒ 收支
的影响要高于 ＣＨ３Ｃｌ的观点．
３　 海岸带盐沼卤代甲烷排放的主要影响因素
影响盐沼卤代甲烷排放的因素很多，不同地域盐
沼生态系统卤代甲烷的排放在很大程度上受植被情
况（植被种类、地上生物量、密度等）、光照、气温、土壤
理化性质、地下水位、潮汐作用（淹水时间、频率等）以
及大气中甲基卤化物背景浓度等因素的影响．
３􀆰 １　 盐生植被
植被是盐沼 ＣＨ３Ｃｌ 和 ＣＨ３Ｂｒ 最主要的贡献者．
Ｒｈｅｗ等［７］认为，温带盐沼植被产生 ＣＨ３Ｃｌ和 ＣＨ３Ｂｒ
的量约占全球两种气体总产量的 １０％．Ｍａｎｌｅｙ 等［９］
研究也表明，上纽波特湾盐沼盐生植被排放的
ＣＨ３Ｃｌ和 ＣＨ３Ｂｒ 占总释放量的 ９０％以上，而沼泽土
的贡献仅接近 １０％．不过值得注意的是，对于 ＣＨ３ Ｉ
来说，同样是上纽波特湾盐沼，植物对该气体的释放
仅占 ４１％，沼泽土和光滩的释放量分别占了 ５０％和
８􀆰 ８％．光滩对 ＣＨ３ Ｉ 的贡献量相对于 ＣＨ３ Ｃｌ 和
ＣＨ３Ｂｒ来说要大的多，其主要原因是底栖硅藻是河
口沉积物的一种常见成分［４８］，而微型藻类包括硅藻
会生产 ＣＨ３Ｉ已得到很多专家认可［４９
－５２］ ．
植被种类和地上部分生物量对卤代甲烷释放量
的影响很大［７－１０］ ．Ｍａｎｌｅｙ等［９］的研究表明，Ｂａｔｉｓ ｍａ⁃
ｒｉｔｉｍａ 和 Ｆｒａｎｋｅｎｉａ ｇｒａｎｄｉｆｏｌｉａ 释放的 ＣＨ３Ｃｌ 和
ＣＨ３Ｂｒ比 Ｓｐａｒｔｉｎａ ｆｏｌｉｏｓａ 和 Ｓａｌｉｃｏｒｎｉａ ｖｉｒｇｉｎｉｃａ 至少
要高出一个数量级，Ｆｒａｎｋｅｎｉａ ｇｒａｎｄｉｆｏｌｉａ的 ＣＨ３ Ｉ 释
放量也明显高于 Ｓｐａｒｔｉｎａ ｆｏｌｉｏｓａ和 Ｓａｌｉｃｏｒｎｉａ ｖｉｒｇｉｎｉ⁃
ｃａ，但 Ｂａｔｉｓ ｍａｒｉｔｉｍａ只比 Ｓａｌｉｃｏｒｎｉａ ｖｉｒｇｉｎｉｃａ略高．卤
代甲烷释放量估算的准确性可以通过增加测定物种
的数量来提高．不过即使对同一物种 Ｂａｔｉｓ ｍａｒｉｔｉｍａ，
Ｒｈｅｗ等［３７］在德克萨斯州的测定结果要高于 Ｍａｎｌｅｙ
等［９］在南加州的测定结果，特别是在夏季，前者较
后者高达 １０倍．
３􀆰 ２　 温度和辐射
光照和温度也是卤代甲烷生产的重要驱动
力［９，１１，３８，４１］ ．盐沼植被卤代甲烷排放的日变化规律与
气温和光合有效辐射（ＰＡＲ）具有很好的一致性［８］ ．
关于光照和温度究竟谁对卤代烷烃的影响更大一
些，目前主要有两种观点：１）温度的影响可能高于
辐射．Ｒｈｅｗ等［３７］的研究表明，ＣＨ３Ｃｌ 和 ＣＨ３Ｂｒ 的最
高释放量是在 ７月的夜晚；２）辐射的影响高于温度．
Ｍａｎｌｅｙ等［９］对几种盐生植物的详细研究表明，Ｓｐａｒ⁃
ｔｉｎａ ｆｏｌｉｏｓａ 和 Ｆｒａｎｋｅｎｉａ ｇｒａｎｄｉｆｏｌｉａ 每月 ＣＨ３ Ｃｌ 和
ＣＨ３Ｂｒ的释放量与日照的相关性高于温度，原因是
光照会显著影响这两种植被生物量的增长速率．但
对于 ＣＨ３Ｉ，Ｓｐａｒｔｉｎａ ｆｏｌｉｏｓａ 的释放量与温度显著相
关，Ｆｒａｎｋｅｎｉａ ｇｒａｎｄｉｆｏｌｉａ 则不相关．可见，对于盐生
植被 Ｓｐａｒｔｉｎａ ｆｏｌｉｏｓａ 和 Ｆｒａｎｋｅｎｉａ ｇｒａｎｄｉｆｏｌｉａ，ＣＨ３ Ｉ
的释放由不同的生理过程控制．对于 Ｂａｔｉｓ ｍａｒｉｔｉｍａ，
卤代甲烷单位面积的释放量与温度或者光照的相关
性要小于其他物种，原因是该物种的生物量随季节
的变化很小．虽然 Ｂｌｅｉ 等［１０］在苏格兰的研究显示，
ＰＡＲ以及温度与卤代甲烷的净通量在植物生长季
相关不显著，但他们认为温度和光照虽然不一定会
直接影响卤代甲烷的产生，但是会通过影响植被的
生长间接影响盐沼卤代甲烷的产生．
３􀆰 ３　 水文过程
对于盐沼生态系统来说，潮汐引起的涨落潮过
程、淹水频率及时长等都有可能对盐沼生态系统卤
代甲烷的释放产生影响，部分或者全部的潮汐淹没
很可能会阻止盐沼沉积物卤代甲烷的吸收．相关研
究已证明，在淹水状态下，互花米草叶子中二甲基硫
醚（ＣＨ３ＳＣＨ３）和甲硫醇（ＣＨ３ＳＨ）以及甲基化合物
的释放量会增加［５３－５４］ ．有研究发现，墨西哥湾、美国
东岸和胶州湾海岸带海水有大量的 ＣＨ３Ｃｌ和 ＣＨ３Ｂｒ
等气体释放［５５－５６］，盐沼 ＣＨ３Ｃｌ和 ＣＨ３Ｂｒ等挥发性气
体释放通量应该有来自于潮水的贡献． Ｒｈｅｗ 等［３８］
７５５３１１期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 谢文霞等： 海岸带盐沼生态系统卤代甲烷释放研究进展　 　 　 　 　 　
在阿拉斯加北部沿海苔原的研究也证明，ＣＨ３Ｃｌ 和
ＣＨ３Ｂｒ排放通量明显受水文条件的影响，随着土壤
饱和度的上升，ＣＨ３Ｃｌ 和 ＣＨ３Ｂｒ 的吸收速率逐步降
低．排干地和水淹地的通量分别为－６２０、－１４ ｎｍｏｌ
ＣＨ３Ｃｌ·ｍ
－２·ｄ－１，－９．８、１．１ ｎｍｏｌ ＣＨ３Ｂｒ·ｍ
－２·ｄ－１ ．
纵观国内外的报道，有关盐沼卤代甲烷释放影响因
素的研究，主要针对植物、光照、温度等因子，关于潮
汐的影响鲜有报道．加州南部盐沼卤代甲烷的日变
化研究中［８］，潮汐淹没对卤代甲烷释放量的影响存
在差异：１９９９ 年的结果显示，潮汐淹没样点 ＣＨ３Ｃｌ
和 ＣＨ３Ｂｒ释放量最大，研究者认为可能是淹水造成
的，也可能是由植物种类不同造成的；２０００ 年的研
究中，潮汐淹没对通量的释放没有明显的影响．
Ｗａｎｇ等［１１］对苏北盐沼的研究也显示，潮汐淹没期
光滩 ＣＨ３Ｃｌ的释放速率显著增加，非淹没期光滩则
为强汇，研究者推断光滩在淹水期间高的释放率很
可能来自潮水．Ｒｈｅｗ 等［８］和 Ｗａｎｇ 等［１１］均指出，他
们的研究中并没有开展专门的试验来系统地揭示潮
汐淹没对卤代甲烷释放量的影响．总体来说，关于潮
汐淹没对盐沼生态系统卤代甲烷排放和吸收的系统
性研究目前还未见报道．
４　 关键问题与未来展望
４􀆰 １　 存在问题
１）目前全球盐沼湿地卤代甲烷估算具有很大
的不确定性，原因主要有：其一，全球盐沼湿地面积
不准确，多数研究以沼泽面积 ０．３８×１０１２ ｍ２作为估
算基础，但现在部分研究者认为沼泽的面积应该约
为 ０．６×１０１２ ｍ２［５７］；其二，卤代甲烷的释放强度不够
准确．不少研究只是选取了部分优势植被进行测定，
并没有涵盖所有的植物类型；另外，大部分研究没有
考虑植物生长季的长短，这也可能会显著影响对卤
代烷烃释放量的估算．
２）国际上关于盐沼卤代甲烷在时间和空间上
的数据均十分缺乏，特别是国内关于盐沼卤代甲烷
的研究非常有限．我国有漫长的海岸线和众多河口、
海湾，有广泛发育的潮汐盐沼，但至今仅 Ｗａｎｇ
等［１１］对苏北盐沼 ＣＨ３Ｃｌ的释放进行了研究，其他盐
沼卤代甲烷的研究未见报道．盐沼生态系统卤代甲
烷排放通量缺乏连续的、系统的、长期的、不同地域
的观测数据，排放机理研究不足．系统的、较长时间
尺度的盐沼卤代甲烷释放规律及源汇评估研究亟待
加强．
３）大多数研究者认为，植被是影响盐沼卤代甲
烷释放的最主要因子．但目前不能精确地定量不同
种类生物对盐沼卤代甲烷的贡献比率．海岸带盐沼
中除了各类盐生植被，还有大量喜盐的高等植物菌
根、各种藻类以及参与有机质分解的各种好养和厌
氧的微生物群，这些都可能成为影响卤代甲烷吸收
或产生的因素．
４）缺乏多因子交互条件下盐沼卤代甲烷释放
规律的研究．尽管当前国外已经对盐沼卤代甲烷释
放的影响因素进行了部分研究，但对潮汐、人类活
动、全球气候变化等因素的影响仍缺乏或尚未开展
相应研究，而对于多因子交互条件下海岸带盐沼卤
代甲烷排放规律的研究更是亟待加强．
４􀆰 ２　 研究展望
１）继续加强盐沼生态系统卤代甲烷通量的研
究，开展较长尺度的、系统的卤代甲烷通量特征年际
变化规律及其源汇功能评估研究．在世界范围盐沼
中开展有关卤代甲烷的研究，获得全球尺度数据，准
确估算其源汇．
２）加强盐沼卤代甲烷释放机制的研究．利用目
前已比较成熟的稳定同位素技术，配合一系列的植
物移植试验、去除试验、微生物分离培养等试验手段
来确定生物与非生物通量贡献比率，更精确地定量
不同种类生物对盐沼卤代甲烷的贡献比率．
３）加强潮周期对卤代甲烷释放通量的影响研
究．海岸带是海洋的重要组成部分，潮汐是潮间带盐
沼生态系统的经常性干扰因素．一方面，潮水通过对
盐沼物理、化学和生物等因子的作用间接影响卤代
甲烷的释放通量；另一方面，潮水本身可能就是一个
卤代甲烷等挥发性气体的“源”．因此关于盐沼生态
系统卤代甲烷的研究，不但要重视生物的影响，同时
也要进一步关注潮水的直接或间接影响．
４）在全球气候变化的大背景下，盐沼卤代甲
烷、温室气体 ＣＯ２、Ｎ２Ｏ等气体的排放均会影响气候
变化［５８－５９］，同时气候变化也会反过来影响卤代甲烷
等气体的释放．全球变暖、温室气体浓度升高、干湿
沉降的改变以及人为的填海造田、养殖模式的改变
对盐沼卤代甲烷释放产生的影响究竟有多大，还需
进一步加强研究．
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ａｎｄ ｍｅｔｈｙｌ ｂｒｏｍｉｄｅ ｉｎ ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｃｕｌｔｕｒｅｓ ｏｆ ｍａｒｉｎｅ ｐｈｙ⁃
ｔｏｐｌａｎｋｔｏｎＩＩ． Ｍａｒｉｎｅ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ， １９９８， ５４： ３１１－３２０
［５２］　 Ｍａｎｌｅｙ ＳＬ， ｄｅ ｌａ Ｃｕｅｓｔａ ＪＬ． Ｍｅｔｈｙｌ ｉｏｄｉｄｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ
ｆｒｏｍ ｍａｒｉｎｅ ｐｈｙｔｏｐｌａｎｋｔｏｎ ｃｕｌｔｕｒｅｓ． Ｌｉｍｎｏｌｏｇｙ Ｏｃｅａｎｏ⁃
ｇｒａｐｈｙ， １９９７， ４２： １４２－１４７
［５３］　 Ｍｏｒｒｉｓｏｎ ＭＣ， Ｈｉｎｅｓ ＭＥ． Ｔｈｅ ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｂｉｏｇｅｎｉｃ ｓｕｌ⁃
ｆｕｒ ｆｌｕｘ ｆｒｏｍ ａ ｔｅｍｐｅｒａｔｅ ｓａｌｔ ｍａｒｓｈ ｏｎ ｓｈｏｒｔ ｔｉｍｅ ａｎｄ
ｓｐａｃｅ ｓｃａｌｅｓ． Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， １９９０， ２４：
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［５４］　 Ｈｕ Ｌ， Ｙｖｏｎ⁃Ｌｅｗｉｓ ＳＡ， Ｌｉｕ Ｙ． Ｃｏａｓｔａｌ ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ ｏｆ
ｍｅｔｈｙｌ ｂｒｏｍｉｄｅ ａｎｄ ｍｅｔｈｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ ａｌｏｎｇ ｔｈｅ ｅａｓｔｅｒｎ
Ｇｕｌｆ ｏｆ Ｍｅｘｉｃｏ ａｎｄ ｔｈｅ ｅａｓｔ ｃｏａｓｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ．
Ｇｌｏｂａｌ Ｂｉｏｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ Ｃｙｃｌｅｓ， ２０１０， ２４： ＧＢｌ００７， ｄｏｉ：
１０． １０２９ ／ ２００９ＧＢ００３５１４
［５５］　 Ｌｕ Ｘ⁃Ｌ （陆小兰）． Ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ Ｍｅｔｈｙｌ Ｂｒｏｍｉｄｅ ａｎｄ
Ｍｅｔｈｙｌ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｈｅｌｆ Ｗａｔｅｒｓ ｏｆ Ｅａｓｔｅｒｎ Ｃｈｉｎａ．
ＰｈＤ Ｔｈｅｓｉｓ． Ｑｉｎｇｄａｏ： Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｉｎａ， ２０１０
（ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［５６］　 Ｈｅ Ｚ （何 真）． Ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ， Ｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ
Ｓｅａ⁃ｔｏ⁃Ａｉｒ Ｆｌｕｘ ｏｆ Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｈａｌｏｃａｒｂｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｃｈｉｎａ
Ｓｈｅｌｆ Ｓｅａｓ． ＰｈＤ Ｔｈｅｓｉｓ． Ｑｉｎｇｄａｏ： Ｏｃｅａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ
Ｃｈｉｎａ， ２０１３ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［５７］　 Ｄｕａｒｔｅ ＣＭ， Ｍｉｄｄｅｌｂｕｒｇ ＪＪ， Ｃａｒａｃｏ Ｎ． Ｍａｊｏｒ ｒｏｌｅ ｏｆ ｍａ⁃
ｒｉｎｅ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｏｃｅａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ ｃｙｃｌｅ． Ｂｉｏｇｅｏ⁃
ｓｃｉｅｎｃｅｓ， ２００５， ２： １－８
［５８］　 Ｓｕｎ Ｚ⁃Ｇ （孙志高）， Ｍｏｕ Ｘ⁃Ｊ （牟晓杰）， Ｗａｎｇ Ｌ⁃Ｌ
（王玲玲）． Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｄｖａｎｃｅ ｏｎ ｎｉｔｒｏｕｓ ｏｘｉｄｅ ｅｍｉｓｓｉｏｎ
ｆｒｏｍ ｃｏａｓｔａｌ ｗｅｔｌａｎｄ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ． Ｍａｒｉｎｅ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ
Ｓｃｉｅｎｃｅ （海洋环境科学）， ２０１０， ２９（１）：１５９－１６４ （ ｉｎ
Ｃｈｉｎｅｓｅ）
［５９］　 Ｗａｎｇ Ｃ⁃Ｒ （王琛瑞）， Ｈｕａｎｇ Ｇ⁃Ｈ （黄国宏）， Ｌａｎｇ Ｚ⁃
Ｂ （梁战备）， ｅｔ ａｌ． Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｓｏｕｒｃｅｓ
ａｎｄ ｓｉｎｋｓ ｏｆ ＣＨ４ ａｎｄ ＣＨ４ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ （ ｕｐｔａｋｅ） ｉｎ ｓｏｉｌ．
Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ （应用生态学报），
２００２， １３（１２）： １７０７－１７１２ （ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ）
作者简介　 谢文霞，女，１９７８年生，副教授． 主要从事滨海湿
地生源要素环境地球化学研究． Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｘｗｘ０８０３１２＠１６３．ｃｏｍ
责任编辑　 肖　 红
０６５３ 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 应　 用　 生　 态　 学　 报　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 ２６卷