大气甲烷源按照是否为人类所直接参与而分为天然源和人为源。近20年来，在大多相关甲烷源与汇的估算和预测研究（Michael，1990；Wuebbles，2002）以及第二次、第三次IPCC（2003）全球气候变化温室气体评估报告中，认为甲烷天然源主要包括了：湿地、白蚁、野生反刍动物、海洋和水合物等，地质甲烷天然源仅包括了甲烷水合物且只占到全球大气甲烷源的极小部分。 然而，2007年第四次IPCC全球气候变化温室气体评估报告将地质甲烷天然源确认为仅次于湿地的第二个重要的甲烷天然源（Denman et al.，2007）。 天然源甲烷占总源的30％～50％（表1.1）。 甲烷人为源包括：反刍动物肠道发酵、动物和人类垃圾、稻田、生物质燃烧、垃圾填埋场和化石燃料诸如天然气、煤和石油。 人为源占总源的50％～70％（表1.1）。 根据甲烷的形成机制，可以将其源分为生物源与非生物源。 大气甲烷的主要来源是厌氧环境的生物过程，一切存在厌氧环境的生态系统都是大气甲烷的源，即生物源，产生的甲烷气体占大气甲烷总量的70％～80％（Quay et al.，1991；Jean et al.，2001），非生物过程产生甲烷的源称为非生物源，主要包括化石燃料的生产和使用过程的泄漏。
表1.1 全球甲烷收支估算值与TAR采用值比较
（据Houghtonet al.，2001）
TAR（IPCC，第三次评估报告）预算以CH4浓度1.745μl/L、寿命8.4年、失衡为8mL/L·a为基础；废物处理包括反刍动物；稻田包括湿地；包括淡水。
（1）生物成因的甲烷源
在淹水土壤、垃圾填埋场、饲养的反刍动物如牛、羊和野生的反刍动物如野牛、白蚁甚至人的消化系统中，由于有机质在细菌作用下发生分解或还原，而释放出生物成因的甲烷。 研究证明：甲烷的产生与温度密切相关，在37～45℃，甲烷的产生量最大（Boone，2000）。 淹水土壤如湿地或稻田中，温度是影响其甲烷释放的重要因素。 甲烷的释放与气候变化成正相关，随着大气温度的上升，生物源甲烷的释放增加，大气甲烷的浓度增长，导致气候变暖。
湿地是大气甲烷最大的天然源，占整个天然源的约72％（Khalil，2000），全球湿地面积高达5.3～5.7×109m2（Anclumnn et al.，1989）。 影响其甲烷释放有许多环境因素，包括土壤的特点如：有机碳和营养物质的可利用性（Miller et al.，1999；Smith et al.，2000）、植物和植被类型（King et al.，1998），最重要的是地下水面深度和土壤温度。 大量研究显示：湿地甲烷释放对季节性和年度性地下水面深度和温度非常灵敏（金会军，1997；Moosavi et al.，1997，1998；Nakano et al.，2000；Worthy et al.，2000；Matthews，2000）。 这种灵敏性在确定未来湿地甲烷中起着非常重要的作用，因为随着全球气候的变化，区域性温度和降雨量都会发生改变。 如果仅温度增加，那么甲烷释放将会增长，这种现象在高纬度地区尤为明显（Caoet al.，1996a；Worthy et al.，2000）。 然而，土壤湿度和地下水面深度使得预测未来湿地甲烷的释放变得复杂，全球气候变化对区域性水文循环的影响高度不确定，未来土壤水的变化可能导致目前湿地面积和甲烷释放增加或减少（Moosavi et al.，1997）。
全球稻田种植面积大约为1500×109m2，是大气甲烷的主要人为源（朱玫，1996）。 稻田甲烷的排放取决于甲烷的生成、氧化和向大气输送三个过程（王明星，1991）。 稻田甲烷释放受耕种期间的条件和耕种方式的影响，如：气候、温度、土壤特点、耕种方式包括水管理、施肥、其他添加剂以及水稻品种（上官行健等，1993，1994；Cao et al.，1995，1996b；Khalil et al.，1998，85环能-03-07课题研究总结报告，1998）。 稻田甲烷的释放也取决于各年度水稻的种植数量和耕种的面积。 研究显示：耕种方式如稻田间歇式排水、添加的氧化剂或其他矿物肥料、含甲烷低的耕作物分别可减少甲烷释放约40％ ～55％、20％ ～70％及60％以上（EPA，1993a，1993b；黄勤等，1996；Neue et al.，1997；Mitra et al.，1999）。 有机肥料的使用相对于无机肥料可增加甲烷释放超过50％，而不施肥的稻田甲烷排放量最低（上官行健等，1993；陈德章，1993a，1993b；Yagi et al.，1997）。 淹水土壤如湿地或稻田中，温度是影响其甲烷释放的重要因素。 甲烷的释放与气候变化成正相关，随着大气温度的上升，生物源甲烷的释放增加，大气甲烷的浓度增长，导致气候变暖。
反刍动物如牛、羊、野牛、山羊和其他家禽所释放的甲烷受其食入的饲料影响（Johnsonet al.，2000；EPA，1993a，1993b）。 反刍动物的甲烷释放是由于不完全消化的结果。 通常，高品质的饲料使动物易于完全消化、并增进蛋白质的吸收，从而减少甲烷的释放。 在发展中国家，提高饲料的质量尤为重要，如果在这些国家提高牛的饲料质量，那么每生产1kg的牛奶就可将甲烷释放减少到原来的75％ （Ward et al.，1993）。 此方法已在一些地区引进，不但增进了牛的消化，同时还减少了40％的甲烷释放（EPA，1993a，1993b）。 动物的粪便是甲烷的另一个源。 如果将动物的粪便留在田里，很快就会变干，那么它所释放的甲烷就会减少到最小。 但若将这些粪便堆积并保存，则所释放的甲烷将增加十倍（Bogner et al. ，1995）。
垃圾填埋场和污水处理池提供了厌氧环境，使生物垃圾降解而产生甲烷。 全球每年排放的固体废物约为8～10Gt（1Gt＝109g），仅美国每年产生的固体废物就达3Gt，我国为0.3～0.5Gt（孟范平，1996；余国泰，1997）。 垃圾填埋场的甲烷释放受许多环境因素的影响，包括排放场地的温度、土壤湿度、pH、垃圾填埋场甲烷的浓度、有机物的成分及数量、填埋时间的长短、表面覆盖物的厚度（Bogner et al.，1993；孟范平，1996）。 在垃圾填埋场、污水池和粪便池，可通过圈闭、燃烧、或利用甲烷作为能源等方式来减少甲烷的释放。 这些方法能够使甲烷的释放减少90％之多（Bogner et al.，1995）。
生物质燃烧产生了大量的污染物，当燃烧完全时，这些污染物主要是二氧化碳；而当燃烧不完全或闷烧时，则产生大量的甲烷和高含量的其他烃类有机物。 生物质燃烧所释放的甲烷量取决于燃烧的阶段、生物质的碳含量和燃烧生物质的数量 （Levine等，2000）。
（2）非生物成因的甲烷源
甲烷的化石燃料包括煤的开采和处理，天然气的开采、生产、输送与分配。 其源强可以用直接或间接的方法加以估算，直接法类似对于其他源的研究，即采用排放因子测定和控制因素研究结合并结合统计数字估算出化石燃料甲烷的释放为80Tg/a；间接方法是应用14C同位素的加速质谱仪法确定甲烷源强的相对大小，得出大气中不含14C的甲烷（死碳源）占到了大气甲烷总源的20％～30％，等效于100±50Tg/a，而这明显高于由统计数据估算甲烷源强。 由此可知：仍存在一些重要的不为我们所知的死碳源（Crutzen，1991；Lacroix，1993），如来自于地质成因的甲烷排放，它包括了人为因素所造成的化石源甲烷排放和地质成因天然源的甲烷释放，见下面第三章详述。