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太湖水—气界面温室气体(CO_2、CH_4、N_2O)通量研究

肖启涛  
【摘要】:碳循环是生物地球化学研究的重点内容,湖泊是重要的生态系统类型,是全球碳循环的重要组成部分,也是全球变化研究的重要对象。本研究基于梯度法,通过长期观测水体温室气体浓度,研究大型浅水湖泊—太湖水-气界面温室气体(C02.CH4.N20)交换通量的时空变化特征,并分析影响太湖水体温室气体浓度和交换通量的环境因子。为湖泊等水生生态系统温室气体排放量的估算和全球温室气体收支的定量化研究提供数据支持。本文的研究结果如下: 太湖水体温室气体浓度变化特征:(1)CO2浓度:有较明显的季节变化,总体呈现秋冬季节高,春夏季节低,在春夏季节C02浓度有明显日变化和深度廓线变化特征。其春季、夏季、秋季和冬季的平均浓度分别为34.06、32.72、34.61和46.96μmol·L-1。太湖水体C02浓度在一年四季均有很强的空间变化特征,在太湖的西北沿岸区有很高的CO2浓度。CO2浓度与风速和溶解氧浓度显著正相关,与气温、辐射、水温和pH显著负相关。(2)CH4浓度:有很明显的季节变化特征,在春季、夏季和秋季水体CH4浓度很高,在冬季水体CH4浓度较低。一年四季水体CH4浓度均无明显的日变化特征,但在春夏季节水体CH4浓度深度廓线特征明显。其春夏秋冬四季的平均浓度分别为136.72、177.38、239.97和43.89nmol·-1。太湖水体CH4浓度在一年四季有明显的空间变化特征,在太湖的西北沿岸区、东沿岸区和东太湖其水体CH4浓度很高。CH4浓度与气温和水温显著正相关,与风速和溶解氧浓度显著负相关。(3)N2O浓度:较稳定,季节变化特征不明显,一年四季均无明显的日变化特征和深度廓线变化特征。其春夏秋季和冬四季的平均浓度分别为15.19、11.18、11.49和16.13nmol·-1。N2O浓度在一年四季均有明显的空间变化特征,在太湖西北沿岸区水体N2O浓度很高,但在太湖的其他区域水体N2O浓度较低。N2O浓度与气温、辐射、水温和溶解氧浓度显著负相关。 太湖水-气界面温室气体交换通量特征:(1)CO2通量:太湖总体上是大气CO2的排放源,春季、夏季和秋季CO2排放通量高,冬季CO2排放通量低。春季、夏季、秋季和冬季的平均排放通量分别为15.54、29.9O、17.40和13.84nmol·-2·d-1。水-气界面CO2排放通量有明显的空间变化特征:在太湖的西北沿岸区水体CO2排放通量很高,但在太湖的其他区域水体C02排放通量低,甚至吸收C02。太湖CO2排放通量与气温、风速和水温显著正相关,与pH和溶解氧浓度显著负相关。(2)CH4通量:太湖是大气CH4的排放源,季节变化特征很明显,在春季、夏季和秋季排放通量很高,在冬季排放通量较低,春季、夏季、秋季和冬季其平均排放通量分别为0.14、0.21、0.19和0.03mmol·m-2·d-1。水-气界面CH4排放通量有很强的空间变化特征,在太湖的沿西北沿岸区、东沿岸区和东太湖排放通量很高,在其他区域其排放通量较低。太湖CH4排放通量与气温、风速、辐射和水温显著正相关,与溶解氧浓度显著负相关。(3)N20通量:太湖是大气N2O较弱的源,总体上是春夏季节排放通量高,秋冬季节排放通量低,春季、夏季、秋季和冬季其平均排放通量分别为0.01、0.005、0.001和0.0006mmol·m-2·d-1。水-气界面N2O排放通量的有很强的空间变化特征,在太湖的西北沿岸区水排放通量很高,在其他区域其排放通量很低,甚至吸收N2O。太湖N2O排放通量与气温、风速、辐射和水温显著正相关,与溶解氧浓度显著负相关。 太湖水体温室气体的综合增温潜势(GWP)为415.66gCO2·m-2·a-1,,N20排放系数为0.146%。


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