墨西哥湾西北部城市化亚热带河口时空甲烷排放特征及其人为影响因素研究

本研究针对城市化进程中亚热带河口甲烷(CH4)排放机制不明确的问题，通过三年观测揭示了墨西哥湾西北部三个受石油工业、航运和旅游业影响的河口CH4时空分布规律。发现航道机械破坏、油气平台泄漏等人为活动显著提升CH4通量（最高达1542.3 μmol/m2·d），首次量化了海湾水体对区域排放的贡献，为沿海城市温室气体管控提供科学依据。

　　

在气候变化加剧的背景下，甲烷(CH₄)作为强度仅次于二氧化碳(CO₂)的温室气体，其百年尺度全球增温潜势可达CO₂的28-34倍。尽管海岸带仅占海洋表面积的7%，却贡献了全球海洋生物源CH₄排放的主要份额。墨西哥湾西北部作为典型的城市化海岸带，密集的石油工业、繁忙的航运交通与脆弱的红树林-海草生态系统共存，使得该区域CH₄排放机制充满复杂性。以往研究多关注自然湿地的排放特征，而对港口活动、油气泄漏等人类活动的叠加效应认识不足。

Texas A&M University-Corpus Christi的研究团队Hao Yu和Richard Coffin在《Marine Pollution Bulletin》发表的研究，首次系统评估了2018-2021年间墨西哥湾三大河口（Nueces/Corpus Christi Bay、Aransas Bay和Upper Laguna Madre）的溶解CH₄浓度与海气通量。研究采用顶空平衡法测定水体CH₄浓度，结合风速标准化通量模型计算排放速率，通过空间网格采样覆盖航道、海湾、红树林溪流等典型生境，并整合水文气象、船舶交通和油气平台分布等多源数据。

研究结果揭示：

1. 环境异质性驱动排放差异：Lagoon型Upper Laguna Madre因水体滞留时间长，CH₄通量中位数达168.4 μmol/m²·d，显著高于潮控型Aransas Bay（中位数49.3 μmol/m²·d）。
2. 人为活动产生热点排放：航道区域因船舶废水排放和螺旋桨扰动沉积物，CH₄浓度飙升至479.9 nmol/L（饱和度26659%）；油气平台周边水体CH₄饱和度超背景值5-8倍。
3. 面积权重下的区域贡献：尽管海湾水体单位通量最低（中位数23.7 μmol/m²·d），但其占研究区86%的面积使其成为区域排放主体，年排放量达1.2×10⁶ mol CH₄/yr。

结论与意义：
该研究首次量化了航运活动通过机械破坏海草床（seagrass meadow）和诱发沉积物CH₄释放的间接影响，证实航道虽仅占区域面积3.4%，其单位面积通量却是海湾的7倍。研究创新性地提出"海湾放大效应"——大面积低通量水域的累积排放可能超过小面积热点区域，这对沿海城市温室气体清单编制具有方法论启示。作者建议建立航道CH₄监测网络，并将油气平台泄漏纳入"石油与天然气甲烷伙伴关系"(OGMP)的监管框架。这些发现为《全球甲烷承诺》中海岸带减排目标的实现提供了科学支撑。