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目前，人们对温室效应及其对世界气候影响的关注主要是在CO2方面，而对甲烷却了解得不多，甚至还有些误解。其实，甲烷也是一种重要性仅次于CO2的温室气体，同样能吸收来自太阳的红外辐射，而且吸收能力是CO2的26倍！
首次发现空气中存在着大量甲烷的时间是在本世纪40年代。自那时以来，空气中甲烷的浓度便以每年递增1％的速度不断增加，比CO2增加的速度快了近3倍。难怪美国全国大气研究中心的科学家拉尔夫·西塞龙会预言说，50年后，甲烷将取代CO2而成为首要温室气体。
甲烷的产生有着古代的原因，也有着近代的原因。在今天的大气中，有大约20％的甲烷来自古代，是在几百万年前就存在于煤层、海底、天然气矿藏和融化了的永久冻土下面而到今天才释放出来的。而近代产生的甲烷，来源却广得多，主要有牛、泥沼、沥青、稻田、新开垦的土地、腐败的垃圾和白蚁等，每年可放出约五亿吨的甲烷，足以使整个地球变暖的了。
不过，不论是哪种来源，其性质都是一样的，即都是由细菌在缺氧条件下进行的有机物分解反应产生的，若是在有氧的情况下，则产生CO2。
对于近代来源之一的牛，它所产生的甲烷，是在牛内脏中的细菌分解它吃下的食物后经牛屁放出的。据估计，牛吃的纤维食物中，有3％到10％被细菌转变成了甲烷。西德一位化学家曾计算过全世界的牛栏数和牛屁中的甲烷含量，结果分别为13亿头和每天200g。由此还可得出，全世界的牛每年要向大气中释放大约一亿吨的甲烷！如果再考虑到，近40年里，牛的数量增加了近一倍，已为世界人口的四分之一这一事实，那么其严重性就不言而喻了。
其次再来看看白蚁。它所产生的甲烷也是内脏中的细菌分解了它吃下的大部分木本食物后而来的。据7年前的统计，世界上目前有250亿亿个白蚁，占据了全世界土地面积的三分之二，并吃掉了世界植物的三分之一，而白蚁每年产生的甲烷更是高得惊人，达一亿五千万吨，几乎是近代甲烷来源总量的三分之一！
1984年，丹麦一位大气化学家推测到，腐败的食物在细菌的分解作用下也会产生大量的甲烷，从而发现了甲烷的又一大来源—垃圾堆，并估算出这一甲烷产量已达每年七千万吨，如英国每年就二百二十万吨，而且“预期未来几十年里，发达国家的垃圾所产生的甲烷将会大大增加。”
这之后不到4年，美国两位学者也发现了甲烷的一大来源—沥青。他们认为，当阳光照射在沥青路面或屋顶上时，会引起光化学反应，并产生出甲烷，这一来源只美国一个国家每年就可放出五百万吨（甲烷）。
下一个甲烷来源是泥沼。世界上有5百万平方公里的泥沼地，大部分位于加拿大的哈得逊湾和西伯利亚西部（这些地区同时也是温室效应最严重的地方），单在西伯利亚每年就能形成100平方公里的泥沼。泥沼产生的直接原因是水过量，引起地下水位升高。而这些水源于森林的砍伐、雨量的增多和永久冻土的融化。其中，永久冻土的融化最为令人担心。美国一位地球物理学家曾测定了美国阿拉斯加州北部油田内部的永久冻土温度，结果表明“在本世纪内，大部分地点的永久冻土温度已明显升高了2～4℃。”这同时也说明，永久冻土正在不断融化，泥沼地正在不断扩大，而释放出的甲烷也随着在日益增多。
海底也是甲烷的一大藏身之处。在这里，甲烷是以似晶结构的水合物形式存在的。这一结构是否稳定取决于海底温度和压力的高低，一般来讲，温度越低，压力越高，则甲烷水合物就越稳定。目前已经发现在北冰洋底和深海槽地带有甲烷水合物存在。这种固态水合物能形成厚达300m的壳层，而壳层下面则聚集着大量的甲烷气体。如果海面附近的暖水穿透大海而到达海底，使壳层发生破裂，那么甲烷就会一下子释放出来。苏联科学家曾发现西伯利亚西面的鄂霍次克海底昌出过高达500m的缕缕甲烷清烟。而一本苏联杂志也由此载文猜测，大西洋百慕大三角区发生的多起船只失踪事件可能也与该地区的海底经常释放出大量的甲烷气体有关（不过，这一点目前还难以考证）。但有一点却要引起人们的注意，去年底，美国一位地质学家曾计算出，这些甲烷水合物的含碳量，为十万亿吨，远比全世界已知煤储量的总和还要多！而且，这些水合物中的碳总有一天会由于全球变暖或海平面下降而以甲烷或二氧化碳的形式释放出来，到那时，温室效应的巨大破坏作用将会暴露无遗，恐怕不比一次大地震所带来的惨景逊色多少。
几百万年来，人类活动的不断进行，给予甲烷的产生以利弊两大方面的作用。利的一面是造成世界上的许多泥沼地不断干涸而自然消失，从而夺去了产生甲烷的大量细菌的栖身地；弊的一面则是这些泥沼地不断被改造成耕地，如大片的稻田，致使新的甲烷源不断出现，而且它们向大气释放甲烷的作用比其“祖先”泥沼地来更为有效，更为难治。其中，稻田的危害最大，因为它所放出的甲烷占所有这类土地的90％，每年能产生一亿五千万吨的甲烷。由此不难想见，科学家们常把拥有大量牛和稻田的印度称作世界第一大甲烷源是一点也不过分的。稻田产生甲烷的机理是，稻谷的根部从泥土中吸附出甲烷，并经其维管系统输送到空气中。另外，向稻田里施放的大量化肥（除尿素和硫酸铵外）以及稻草也会使甲烷的产量成倍地增长。不久前，在我国浙江省的两个地点设立的两台监测仪（在亚洲还是第一次）测定出，亚洲地区的稻田所释放的甲烷量远较欧洲地区高得多。
当然，进入大气的甲烷也并不会永久地呆下去，而是到一定时间以后便会离开。不过，进入大气的量目前远较离开的量多得多（每年多五千万吨）。其主要原因是甲烷在大气中的滞留时间变得越来越长了，目前平均为10年左右。而10年后，甲烷可能会被土壤中的细菌或大气中的某些氧化剂所氧化而除去。对于土壤中的细菌，按每天每立方米土壤计算，它可氧化除去的甲烷量为1μg，而全世界每年可除去五千万吨。最近的研究表明，向土壤中施用氮肥有可能减弱细菌氧化甲烷的能力，而酸雨中的氮亦如此。对于大气中的某些氧化剂，主要是羟基，它们更是除去甲烷的一大能手，可除去总量的90％。羟基是在紫外光辐射到大气中的臭氧层时产生的。它不但能氧化甲烷，而且还能氧化其它许多污染物，如一氧化碳。本来，如果世界未被污染，空气中的甲烷和一氧化碳的含量是成一定平衡比例的，这一平衡受着羟基的控制。但自从人类进入汽车时代以来，汽车排放出大量的一氧化碳等废气，便打破了这一平衡。仅一氧化碳每年全世界就可产生十五亿吨。它的活泼性比甲烷要强得多，显然会先于甲烷而与羟基反应，致使大气中80％的羟基发生分解，而不能去氧化甲烷，从而使甲烷的滞留时间也相应变长。这一破坏作用所造成的大气中甲烷含量的增加比其它任何来源都要大！
从古到今，不管是什么来源产生的甲烷，其去处都是大气的平流层。在那里，甲烷被分解成水蒸气（云）。美国加利弗尼亚大学的唐纳德·布莱克指出：“平流层中水蒸气的增加……可能引起南极上空臭氧含量的下降”，其根据是，甲烷越多，云越多，而云越多，臭氧层受到的破坏也越大。布莱克的同事、也是第一位发现大气污染会引起臭氧层变薄的谢丽·罗兰进一步推测到，过去四十年间，平流层水蒸气增加了28％的主要原因是甲烷含量的增大。由此可以断定，在引发今天第二次全球危机—臭氧层变薄的诸多因素中，甲烷有着不容忽视的作用。
至此，我们对甲烷这一暗藏温室气体的危害作用已多少有了更深的了解，思考当中也不能不提醒人们，在当今控制大气中CO2含量以避免温室效应的同时，也要着手采取措施，杜绝它的“同室”伙伴甲烷在大气中的泛滥。
参考文献
〔1〕斯坦利·马纳亨著，“环境化学原理”，黄志桂等编译，西南师范大学出版社（1989）．
〔2〕Fred Pearce，New Scientist，6May，37（1989）．
〔3〕中国环境报，科技日报等（1989）．
(来源：网罗搜集/ehuaxue.com)
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