印度尼西亚雅加达湾这一高度城市化地区的沉积物-水界之间的甲烷交换过程

《Aquatic Sciences》：Methane exchange across the sediment–water interface in a densely urbanized tropical Bay of Jakarta, Indonesia

Jakarta Bay的甲烷动态受陆源有机物输入、泥沙氧化还原分层及水深、溶解氧、水流等水动力因素共同影响，通过改进头空间技术和NDIR分析发现，干季（2023年8月）和湿季过渡期（2023年10月）近岸及东侧站位因有机质富集和底层缺氧形成30-40cm深度的硫酸盐-甲烷转化带（SMTZ），甲烷浓度达1.2μmol/L；而西侧远岸站位因深层硫酸盐渗透和氧化环境，甲烷浓度<0.3μmol/L。尽管甲烷通量计算显示双向低量交换，但部分站位存在甲烷氧化（AOM）。该研究强调需整合垂直剖面分析、微生物学与有机质表征，结合直接通量测量以优化排放估算。

　　

摘要

雅加达湾是一个高度城市化的热带河口，其甲烷（CH?）的动态变化受到陆地有机物质输入、沉积物氧化还原分层以及局部水文因素（如水深、氧气水平和循环）的共同影响。本研究首次使用改进的顶空技术和非分散红外气体分析方法，对海底0–100厘米深度范围内的沉积物中甲烷分布进行了垂直评估。在两个季节性水文条件下（2023年8月的旱季和2023年10月的雨季过渡期）进行的实地测量显示，甲烷积累存在显著的空间和垂直变异性。近岸及东部站点的有机物含量较高，底层水体缺氧，且在30–40厘米深度处形成了浅层硫酸盐-甲烷转化带（SMTZs），甲烷浓度高达1.2 μmol L?1。相比之下，远岸西部站点的硫酸盐渗透深度更深（>100厘米），甲烷积累量极少（<0.3 μmol L?1），表明这些区域的沉积物更具氧化性和通风性。根据菲克第一定律计算的沉积物-水界面的甲烷通量呈微负到正值，但幅度较低。这些双向通量表明存在微妙的梯度及局部氧化还原控制机制，部分站点因甲烷的厌氧氧化作用而出现净甲烷氧化现象。研究结果与其他富营养化系统（如切萨皮克湾和渤海）的情况一致，这些系统中富营养化导致的水体分层会调节甲烷循环。该研究强调了在甲烷研究中整合垂直剖面分析的必要性，并突出了结合微生物分析、有机物特征描述和直接大气通量测量以精确估算排放量的重要性。