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中国是世界上水电装机容量最大的国家,水电为国内经济的快速增长做出了重要的贡献,同时也在国家节能减排计划中起着重要作用。但是随着对水库温室气体排放研究的深入,“水电是绿色能源”的传统观点受到广泛的质疑。作为现今世界上发电量最大的水电站--三峡电站,其中的温室气体排放量引起了世界上很多学者的关注。
本研究从2009年11月至2011年1月在云阳、巫山、秭归和三斗坪四个地点,采用静态箱法测定江面和消落带上二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)的排放通量,同时测定气象、水文、水质、土壤等可能影响CO2和CH4排放的环境因子。主要结果如下:⑴江面上CO2平均扩散通量为163.3±117.4mg CO2 m-2h-1,高于大多数温带和北方寒带水库中的CO2通量,但低于大多数热带水库中的CO2通量。CO2通量的季节变化与CH4通量相似,从1月开始波动上升,在夏季(6~8月)达到最大值,以后逐渐下降,主要受到温度、流速和pH值的季节变化的影响。但是CO2通量的空间变化与CH4通量不同,位于三峡水库中部的巫山处CO2平均通量最大(221.9±130.3mg CO2 m-2h-1),坝前秭归处最低(88.6±52.5mg CO2 m-2h-1),这与不同地点处流速的差异有关。⑵2010年,三峡水库江面上CH4平均通量为0.62mg CH4 m-2h-1(其中,扩散通量:0.27±0.15mg CH4 m-2h-1;气泡通量:0.35±0.57mg CH4 m-2h-1),接近于其他温带水库中的CH4通量,但显著低于热带水库中的CH4通量。三峡水库夏季时的CH4通量高于其他季节,这与流速、温度和溶解氧的季节变化有关。大坝上游的河道中,从上游到下游CH4通量呈现出逐渐降低的趋势,但坝后河流中CH4通量显著高于坝前秭归处CH4通量,CH4通量的空间变化与各地点流速的差异、沉淀物的分布和涡轮机对过坝水体的扰动有关。⑶荒地、农田、采伐迹地消落带CO2平均通量为108.37±98.80 mg CO2 m-2h-1。旱地消落带出露时,土壤呼吸排放的CO2平均通量(159.25±142.37 mg CO2 m-2h-1)高于淹没时水体表面的CO2排放通量(89.08±66.84 mg CH4 m-2h-1)。出露时,CO2通量受到气温、5cm土温、土壤含水量和表土硝态氮影响,而在淹水时,CO2通量受到TIC、TC、pH值和DO的影响。⑷消落带CH4年平均通量为0.23mg CH4 m-2h-1(其中,扩散通量:0.16±0.24mg CH4m-2h-1;气泡通量:0.068±0.061mg CH4 m-2h-1)。淹没期的消落带是CH4的排放源(0.22±0.26mg CH4 m-2h-1),而出露期的消落带是CH4的吸收汇(-0.008±0.035mg CH4 m-2h-1)。在四种不同土地利用类型的消落带中,水稻田的CH4平均通量(2.61±3.76mg CH4m-2h-1)远大于其他三种旱地的通量,在三种旱地中,农田中的CH4通量(0.12±0.22mgCH4 m-2h-1)显著低于荒地(0.19±0.28mg CH4 m-2h-1)与采伐迹地(0.18±0.24mg CH4m-2h-1),与不同类型样地的淹水持续时间呈正相关。⑸2010年三峡水库温室气体碳排放总量为0.5794~1.168TgC-CO2 eq.y-1,仅为由火电产生847亿度电(2010年三峡发电总量)而排放温室气体总量的2.4~4.9%。三峡水库主要碳收支途径的估算结果表明:碳年收入为10.78~13.66TgCyr-1,年支出10.65~11.24TgCyr-1,碳收入大于碳支出。