长江中下游滨岸带水体温室气体释放的时空分布特征

  受人类活动影响，大气中温室气体浓度不断增加，加剧了全球气 候 变 化 。甲 烷 (CH₄)和二氧化碳 (CO₂)作为大气中两种重要的温室气体，对温室效应的贡献率分别为18% 和64%。大气中CH₄和CO₂的来源广 泛。自然水体 (包 括 湖 泊、河流、水库等)是大气CH₄和CO₂的重要来源，而河流作为陆地和海洋生态系统之间的重要纽带，在接收地表径流、地下水的同时，也汇集了人类活动产生的 碳、 氮、 磷等化学物质并输送到近海。据统计，河流和河口每年运输的有机碳大约为0.4 ×10¹⁵g。大量的有机碳在河流生态系统的生物地球化学作 用下转化为CO₂和CH₄等气体，增加了大气中温室气体的负荷。已有研究表明，全球河流每年向大气中排放CO₂的量约为1.8 × 10¹⁵g，排放CH₄的量约为26.8 × 10¹²g。河流作为重要的碳汇，对全球的碳循环和气候调控有不可忽视的影响。

研究内容：

     内陆河流生态系统作为大气中温室气体通量交换的热点区域，对全球的碳循环有重要影响。分别于平水期( 2017年5月)和丰水期(2018年7月) 对长江中下游滨岸带水体两种温室气体(CH₄和CO₂)释放通量进行了调查研究。结果表明:平水期时，CH₄和CO₂的释放通量分别为0.39 ～ 9668.83nmol·m^-2·h^-1和0.25～3229.41μmol·m^-2·h^-1，平均值为298.24 ±1308.65nmol·m^-2·h^-1和290.75 ± 645.99μmol·m^-2·h^-1；丰水期时，二者的释放通 量 为 －22.80 ～ 329.76nmol· m^-2·h^-1

和－110.21 ～ 16.39μmol· m^-2·h^-1，平均值为21.51 ± 49.56nmol·m^-2·h^-1和－3.63 ±13.25μmol· m^-2·h^-1。水体温度、 pH、 溶解性总磷浓度、溶解性有机碳和溶解性有机氮比值是影响CH₄和CO₂通量的重要因素。CH₄和CO₂释放通量还受到通江湖泊的缓冲和入江河流输入的影响，表现为河口水系高，湖口水系低的特点。由于外源污染和滨岸带土地利用的差异，城市岸带的CH₄和CO₂排放量最高，其次为自然岸带，湿地岸带和河口较低，通量低的为化工园岸带。估算表明，长江全年碳排放以CO₂为主，年释放量约为1.93×10⁷t(C), CH₄年释放量约为2.28×10⁴t(C),低于世界上一些其他大型河流。

研究方法：

温室气体样品采集和分析：将采集的 表 层 水 (＜ 0. 5 m ) 水 样，缓 慢 注 入61mL棕色玻璃瓶中，并向每个样品瓶中加入2g KCl以抑制水样中微生物活性，旋紧橡胶塞并用铝盖密封瓶口，低温避光 保 存。温室气体的浓度测定采用静态顶空法。向瓶中注入15mL氦气并置换出等体积的水样，室温下振荡30～60min，倒置2 h使 瓶 内达 到 气、液 两 相 的 平 衡 态。用 气密注射器抽取1mL顶空气体注入气相 色 谱 仪 中 测 定CH₄和CO₂的 浓 度 ( V / V )。

研究结论：

(1) 长江中下游滨岸带水体温室气体的浓度和通量存在显著的季节差异， 表现为平水期＞丰水期。水温、 pH、 DTP和C / N比是影响温室气体释放的重要因素。Chl a浓度仅与CO₂的释放通量呈显著的正相关。

(2) 长江干流各水系之间温室气体释放通量的差异性显著，流域中湖泊 (洞 庭湖、 鄱阳湖和太湖)对干流水体的温室气体有缓冲和稀释的效果，入江河流会增加干流水体温室气体的浓度。受土地利用的影响，城市岸带的温室气体排放 量最高，其次为自然岸带，湿地岸带和河口较低，通量的为化工园。

(4) 长江全年向大气中排放的CO₂量估算值为1.93×10⁷t(C)，排放的CH₄量为 2.28×10⁴t(C)，全年释放的等效CO₂的量为7.13×10⁷t, 与其他大型河流相比，长江的碳排放量估算结果相对较低。

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