贵州省喀斯特地区水库中CO<,2>、CH<,4>、N<,2>O的产生与释放研究——以红枫湖、百花湖为例

来源 :中国科学院地球化学研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qf1987227
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大气中不断增加的温室气体浓度,将对气候、生态环境和人类活动等一系列问题产生重大影响,因此其“源”,“汇”效应备受关注。水库,作为人为活动对大气温室气体浓度影响的一个重要方面,也越来越受到国、内外学者的关注。本论文对贵州省喀斯特地区两个富营养水库(红枫湖、百花湖)中主要温室气体( CO2、CH4、N2O)在不同月份的水体中的分布规律进行研究,并结合两湖具体水环境条件,分析了影响两湖水体中CO2. CH4、N2O变化的因素,进而阐明两湖水体中CO2,CH4、N2O产生与释放的机理。本论文得到的结论如下:   1.由于地理位置和气候条件类似,所以两库水体中pCO2变化规律类似:两库表层水中pCO2在6月、8月明显低于大气CO2分压,其他月份则明显高于大气CO2分压。从全年角度来说,红枫湖表层水pCO2为874.2±774.4μatm,百花湖为1131.7±1164.0μatm,都是大气CO2的“源”。两湖pCO2与Chla之间存在的显著负相关,说明浮游植物光合作用与细菌呼吸作用共同影响是两湖pCO2出现季节变化的主要原因。   2.夏季,水体中光合作用产生的有机质发生降解产生CO2对温跃层中CO2的增加起重要作用;沉积物中有机质降解导致静水层中CO2积累,这种作用在秋,冬季有所降低,可能与水温有关。而秋冬季,随着温跃层的消失,在水体混合作用下,夏季水体中积累的CO2重新释放到表层水中使其pCO2升高。   3.通过与国内、外其他地区湖泊(水库)表层水中CO2的比较,发现:(1)由于红枫湖与百花湖地处喀斯特山区,陆源输入的有机碳比北部温带地区少,所以表层水中CO2低,对大气CO2释放的贡献较小。(2)由于富营养化现象,两库夏季表层水体成为大气CO2的“汇”。并且,就全年而言,表层水中CO2低于北部温带地区,说明两库光合作用固定的C返回大气的程度可能较低。   4.两湖表层水中CH4浓度的变化规律为:枯水期>丰水期,但在所有采样期间两湖始终是大气CH4的“源”。就全年而言,红枫湖两采样点HF-N和HF-S表层水中CH4浓度分别为0.19±0.09μmol/L和0.48±0.53μmol/L,百花湖两采样点BH-1和BH-2分别为0.32±0.29μmol/L和0.29±0.20λmol/L。两湖表层水中CH4浓度变化可能由以下几方面原因造成:(1)枯水期,水体滞留时间长,水体中的CH4得到积累;(2)丰水期,藻类初级生产造成表层水中DO含量增加,表层水体中CH4被氧化的程度较高;(3)丰水期,径流及降雨的增加也可能造成表层水体中CH4被稀释。   5.两湖湖底水体中CH4浓度的变化规律为:枯水期(丰水期。就全年而言,HF-N和HF-S点底层水中CH4浓度分别为16.49±26.16μmol/L和8.80±15.30μmol/L,BH-1和BH-2分别为6.03±7.07μmol/L和4.41±7.00μmol/L。浮游植物光合作用产生的有机物及湖底水温,含氧状况是影响CH4产生的主要因素。SO42-也对湖底CH4的产生起一定抑制作用。   6.夏季,两湖湖水表层藻类的初级生产与湖水底层沉积物的降解对水体中CH4产生有影响。而热分层和两湖静水层中缺氧环境使得CH4得到积累。而到了秋冬季节,在水体混合作用下这部分CH4在水体中重新分布,并且由于氧化作用加强而被损耗。   7.两湖表层水中N2O的变化规律为:夏季N2O明显低于其他季节,但在所有采样期间内两湖都是大气N2O的“源”。从全年来看,红枫湖HF-N和HF-S两采样点表层水中N2O浓度分别为;46.31±29.65nmol/L,36.93±18.41nmol/L;百花湖BH-1和BH-2两采样点表层水中N2O浓度分别为102.13±79.53nmol/L,99.51±75.77nmol/L。硝化反应是影响两湖表层水中N2O季节变化的主要原因,并受表层水温、DO及NO3-等共同影响。   8.通过比较水体中NO3-、NH4+及N2O的分布特征,发现:春季,红枫湖水体中以硝化反应为主;夏季,两湖温跃层以上水体中以硝化反应为主,湖底以反硝化作用为主;秋,冬季节,虽然有个别采样点出现硝化或反硝化反应,但总体上两湖水体中N2O以水体混合作用为主。
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