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水力发电曾经被认为是一种环境友好、可以代替火力发电的清洁能源。最近的研究却表明,水电站水库在运行过程中释放大量的CO2和CH4,在某些情况下造成的温室效应甚至超过了以化石燃料为原料的火力发电。因此研究水库温室气体的排放规律,对科学评价水电开发的生态环境效应和制定全球或区域尺度上的合理利用水电能源的政策具有重要意义。近些年来,我国水电事业发展迅猛,已经成为世界上水电装机规模最大的国家。虽然我国已将温室气体排放总量评估纳入水电站建设的环评体系中,但是现有的水库温室气体的排放研究较少作为世界上规模最大的水利枢纽,我国三峡水库温室气体效应一直受到相关人员的关注。
实验从2010年7月到2011年8月以三峡水库上段(忠县以上)的两个采样地点(清溪场水文站、寸滩水文站)为研究地点,并以长江干流河道重庆市永川区朱沱水文站为对照,分别在相应的水文断面上选取4个采样点利用浮箱法进行CH4和CO2气体采样和分析(采样点1位于消落带),同时测定相关的水文和水质数据,探讨我国水库温室气体排放的规律及其影响因素,明确水库温室气体的排放过程,将为水库温室气体排放的估算以及减排策略的研究提供基础数据,为全面认识水电工程的生态效应提供科学依据。主要研究结果如下:
(1)在9月以后三峡水库的蓄水时间到第二年汛期到来之前的时间内,清溪场和寸滩的CH4和CO2通量要显著小于汛期的通量值,位于天然河道上的朱沱CH4和CO2通量最大值出现在2011年5月。清溪场、寸滩和朱沱三地的CH4和CO2排放通量均呈现出季节性变化,但是清溪场、寸滩两地的CH4和CO2排放通量季节性变化趋势与朱沱不同。除了消落带采样点,三地的排放通量都是在汛期大于非汛期,在汛期,三地的排放通量变化趋势差别不大。
(2)、消落带是水库的一种特有现象。在消落带露出水面的季节,其CH4和CO2通量极小或为负值,形成“汇”。除了寸滩年平均CH4通量数据小于朱沱数据值外,清溪场和寸滩年平均通量均分别大于朱沱的数据值。
(3)、以清溪场和寸滩所测得的数据得出CH4通量平均值为2.06mg m-2 h-1,显著小于朱沱CH4通量平均值(2.40mg m-2 h-1),但是清溪场和寸滩所测得的数据得出CO2通量平均值(268.9 mg m-2 h-1)显著大于朱沱的数据值(CH4通量平均值为163.0 mg m-2 h-1)。清溪场和寸滩的温室气体排放值均大于水库下游的排放值。三峡水库上段的温室效应要大于朱沱天然河段。
(4)、CH4和CO2通量与流速、温度、TC和DC的相关关系最为明显,其他因素的影响效果较小,不同因素在不同地点对温室气体排放的影响效果可能不同。其中,位于库区的清溪场和寸滩的两者之间的关系更为显著。
(5)、定点采样所测得的CH4和CO2通量均大于顺水漂流所得的CH4和CO2通量,但不同采样点的增大幅度不同。
(6)、三峡库区忠县以上部分淹没区CH4总排放量为218.1kg h-1; CO2总排放量为28473.7 kg h-1。