甲烷是溫室氣體之一，在濕地和垃圾場以及農(nóng)田中均有釋放。檢測這些區(qū)域甲烷的釋放量，有助于我們了解一個地方的環(huán)境。為了解臺灣北部濕地、掩埋場及水田土壤之甲烷釋出，學(xué)者選取關(guān)渡濕地、新竹港南濕地、港南湖區(qū)濕地、山豬窟垃圾掩埋場和臺灣大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場水田作為研究對象。本論文的研究包括以下五個部份：1.首先建立以開放式氣態(tài)FTIR分光儀遙測溫室氣體的方法，并與傳統(tǒng)點(diǎn)偵測以氣相層析儀分析法比較。2.取用關(guān)渡濕地土壤添加蘆葦桿粉末，于實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行有系統(tǒng)之模擬試驗(yàn)，以了解不同環(huán)境因子對甲烷生成之影響。3.針對臺灣北部濕地包括關(guān)渡、新竹港南及湖區(qū)濕地進(jìn) 行甲烷釋出量之實(shí)地調(diào)查。4.探討濕地土壤中厭氣菌、甲烷生成菌和甲烷氧化菌之含量。5.實(shí)地調(diào)查山豬窟垃圾掩埋場不同掩埋齡區(qū)之甲烷釋出。6.調(diào)查臺灣 北部地區(qū)水田土壤于一期作和二期作水稻種植過程之甲烷釋出。7.評估臺灣地區(qū)濕地、掩埋場及水田之甲烷釋出總量。

  以氣態(tài)FTIR分光儀偵測水稻田和濕地之溫室氣體濃度，其中甲烷及二氧化碳最低之檢出濃度可達(dá)ppb，而氧化亞氮甚至可達(dá)0.1 ppb。溫室氣體濃度與測定距離間有直線關(guān)系，r2介于0.990至0.999。在紅外光測定時，波數(shù)2239至2393cm-1間之吸光度總和，波數(shù)2999 cm-1之吸光值和波數(shù)2214至2236cm-1之吸光度總和可分別為二氧化碳、甲烷和氧化亞氮濃度之指標(biāo)。開放氣態(tài)式FTIR分光儀于上述波數(shù)下其所測得之二氧化碳、甲烷和氧化亞氮之濃度與氣體色層分析儀間之轉(zhuǎn)換系數(shù)分別為1.023，1.097和0.972。而且開放氣態(tài)式FTIR分光儀可用于長偵測距離不均勻系中溫室氣體濃度變化之面的偵測，而氣體色層分析儀則可用于短距離均勻系之點(diǎn)測定。

  濕地土壤甲烷生成隨蘆葦桿粉末增加而增加。甲烷生成總量與蘆葦桿粉末添加量間，在為期56天的培養(yǎng)過程中呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。不同有機(jī)質(zhì)的添加，其甲烷產(chǎn)率亦不相同，如以聚木糖作為碳源時，濕地土壤可得較高之甲烷產(chǎn)率。土壤之氧化還原電位由起始的150.6mV至第二天迅速降至68.5mV，而至第4天則已降至-210mV，之后一直維持在-250mV左右。甲烷生成的最適溫介于30至35℃，最適pH值介于7.0至7.5之間，同時其甲烷產(chǎn)率隨含水量及覆水高度(0-5公分)的增加而增加。若添加硫酸鉀和鹽分時，則不利于土壤甲烷的生成。

  關(guān)渡濕地最高的甲烷釋出率出現(xiàn)在1996年10月5.70mg m-2 h-1，最低釋出率則是1996年3月之0.02mg m-2 h-1；至于其甲烷平均釋出率于退潮后為0.77mg m-2 h-1，漲潮前為0.41mg m-2 h-1，其釋出率隨溫度上升及土壤氧化還原電位的降低而增加。新竹港南濕地最高和最低的甲烷釋出率分別出現(xiàn)在1996年8月之0.16mg m-2 h-1，及1997年11月之未檢測出；至于其甲烷平均釋出率于退潮后及漲潮前分別為0.07及0.05mg m-2 h- 1?？脱畔院^(qū)濕地最高甲烷釋出率出現(xiàn)在1998年1月之5.37mg m-2 h-1，最低則是1997年11月之0.04mg m-2 h-1，採樣期間甲烷平均釋出率為0.78mg m-2 h-1，甲烷釋出量隨溫度下降及土壤氧化還原電位上升而遞減。分別取深度0-5,5-10,10-15,15-20,20-25公分的上述濕地土壤分析時，關(guān)渡濕地土壤甲烷生成量分別為0.19mg l-1、0.20mg l-1、0.26mg l-1、0.40mg l-1及0.61mg l-1，甲烷生成量隨土壤深度增加而提高?？脱畔勰蠞竦赝临|(zhì)較硬Eh值較高，不同深度土壤的甲烷生成量分別為0.02mg l-1、0.05mg l-1、0.06mg l-1、0.09mg l-1及 0.07mg l-1；客雅溪旁湖區(qū)濕地屬沙質(zhì)土其土壤Eh值普遍較低，不同深度土壤的甲烷生成量分別為0.10mg l-1、0.15mg l- 1、0.22mg l-1、0.53mg l-1及0.56mg l-1。土壤愈深其Eh值也愈低，因此深層土壤甲烷含量將比上層土壤高。關(guān)渡濕地甲烷生成微生物相的變化則以土深5-20公分含有較高的甲烷生成菌量，採樣期間每克乾土重甲烷生成菌最高達(dá)1.03×106CFU，平均甲烷生成菌數(shù)為25.96×104 CFU。新竹港南濕地每克乾土重所含甲烷生成菌最高1.42×105CFU，平均甲烷生成菌數(shù)為6.70×104CFU。不論是關(guān)渡濕地或新竹港南濕地甲烷生成菌總數(shù)約為厭氣菌總數(shù)含量的百分之十，且新竹港南濕地之甲烷生成菌數(shù)及厭氣菌總數(shù)的含量均低于關(guān)渡濕地。

  山豬窟垃圾掩埋場于不同區(qū)域包括1-2年、2-3年和5年等掩埋齡區(qū)其大氣二氧化碳濃度分別為559.86、678.81和152.56ppmv，其平均二氧化碳釋出率分別為93.70、99.21和48.46mg m-2 h-1。至于在1-2年、2-3年和5年等掩埋齡區(qū)其大氣甲烷濃度分別為28.77、35.79和12.82ppmv，其平均甲烷釋出率分別為13.17、157.56和0.99mg m-2 h-1。

  臺灣大學(xué)試驗(yàn)農(nóng)場水田于1996年第二期水田土壤平均甲烷釋出率為9.79±1.20mg m-2 h-1，整季土壤甲烷釋出總量為28.67±3.49g m-2；1997年第一期水田土壤平均甲烷釋出率為1.76±0.45mg m-2 h-1，整季土壤甲烷釋出總量為5.45±1.38g m-2。

  由以上結(jié)果，目前可推定以開放式氣態(tài)FTIR分光儀遙測溫室氣體的方法，不僅可在田間試驗(yàn)同時偵測長距離不同溫室氣體之濃度，并可立即、快速且精密地分析氣體濃度。依本研究結(jié)果推估關(guān)渡濕地(約170公頃)每年所釋出于大氣之甲烷量約6.12至11.51公噸；新竹客雅溪口濕地(約3000公頃)每年所釋出之甲烷量則介于13.67至18.13公噸之間。推估山豬窟掩埋場每公頃每年二氧化碳釋出量為4.25至8.69公噸，而甲烷釋出量為0.09至13.80公噸。臺灣北部水田每公頃每年甲烷釋出量介于0.15至0.86公噸之間。

  化學(xué)小常識：

  甲烷在自然界的分布很廣，甲烷是最簡單的有機(jī)物，是天然氣，沼氣，坑氣等的主要成分，俗稱瓦斯。除作燃料外,大量用于合成氨、尿素和炭黑,還可用于生產(chǎn)甲醇、氫、乙炔、乙烯、甲醛、二硫化碳、硝基甲烷、氫氰酸和1,4-丁二醇等。甲烷氯化可得一、二、三氯甲烷及四氯化碳。同時甲烷也是溫室氣體之一，檢測甲烷含量是重要的環(huán)保指標(biāo)之一。