一、选题背景
甲烷(CH4)是仅次于二氧化碳(CO2)的重要温室气体，而湖泊是大气CH4的重要释放源。湖泊CH4主要是由沉积物厌氧发酵分解产生。沉积物中CH4的产生与氧化影响湖泊CH4的循环与释放，是湖泊碳循环的重要组成部分。湖泊不仅受自然环境的影响，而且还受人类活动的扰动，呈现出不同的生态环境问题。目前富营养化导致的湖泊生态环境变化引起广泛关注，由此带来的沉积物CH4循环的变化成为当前研究热点。
全球变暖的同时湖泊富营养化不断加剧，有害藻华在全球不断扩张，我国已成为世界上蓝藻水华暴发最严重、分布最广泛的国家之一。巢湖、太湖、滇池、东湖等富营养化浅水湖泊频繁发生蓝藻水华。蓝藻水华的大规模持续发生会消耗水体溶解氧、产生恶臭，严重影响水体的生态系统功能，甚至导致生态环境灾难湖泛的出现。所谓湖泛是指在适当的气象和地形等条件下，富营养化湖泊局部水域因长时间聚集大量藻体，在微生物和底泥的参与下会变黑、变臭，形成黑水团、并导致水质严重恶化和水水生物死亡的极端现象。
湖泛发生所营造的良好厌氧环境、藻源性有机碎屑的沉降对沉积物产甲烷速率的影响，以及产甲烷菌群落结构在湖泛过程中是否会发生改变、是否会改变原有产甲烷途径？水体缺氧甚至厌氧、及藻源性有机质的存在是否会引起水体产甲烷，从而使得沉积物-水体系出现多位点产甲烷？甲烷穿过沉积物-水界面、水-气界面释放到大气中的方式与通量是否会发生改变？这些问题都有待探索和解决。
二、国内外研究现状
由于淡水生态系统面积相对较小在以往CH4排放研究中受关注较少，虽然已开展了对淡水生态系统CH4排放的估算，但主要基于十分有限的、区域分布极不平衡的数据，结果存在低估问题。淡水系统中CH4的生成、排放还有待在空间上进行更宽广、机理上进行更深入的研究，这对认识全球与流域尺度的C循环与CH4产排有极为重要的科学意义。
我国在湖泊甲烷排放上的研究积累较少，制约了我国湖泊CH4排放量计算的精准：Chen et al. (2013) 与Yang et al. (2011)估算的CH4年排放量为0.46Tg与＞3.0 Tg，两者相差一个数量级。因此我国湖泊中CH4产生、排放亟需得到广泛研究，以期更加准确的认识我国湖泊甲烷排放及驱动机制。
水体缺氧使得沉积物形成良好的厌氧环境，氧化还原电位(Eh)与pH下降，H2S、Fe2 等还原态物质大量生成。湖泛发生时蓝藻藻体迅速分解，有机碎屑在水体悬浮或降落到沉积物表面，水体中氨氮、磷酸根等急速升高。微生物研究表明产甲烷古菌等在藻源性有机质分解中起到重要作用。
湖泊沉积物CH4的释放是CH4的产生、氧化及界面传输等过程综合作用的结果，各个过程都会受到相关因素的影响，因此不同湖泊的沉积物水界面CH4释放通量差异较大。但总体来看，富营养湖泊的沉积物水界面CH4释放量高于贫营养湖泊。对全球19个湖泊进行的分析对比发现，富营养湖泊表面沉积物CH4浓度是贫营养湖泊的20倍，而高CH4浓度导致高的沉积物水界面CH4扩散通量。
富营养化导致湖泊有机物和氧气消耗增多，促使CH4产生率增加，氧化率降低，沉积物CH4释放通量增加。目前富营养化与CH4产生与释放的关系已取得较多的成果，但其内部机理仍需进一步探讨，且湖泊的富营养化程度和CH4释放的关系缺少区域尺度上的定量化，而这对评估湖泊对CH4释放的贡献至关重要。
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