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为研究亚热带农业小流域水系溶存温室气体(甲烷、氧化亚氮)的扩散传输特性,利用扩散模型法,研究了一年周期内(2014年4月-2015年4月)脱甲河小流域4级河段甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)溶存浓度和扩散通量的时空变化规律及其与环境变量的相关关系。本论文的主要研究结果如下: 1.脱甲河水体氨态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)、溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)和电导率(electrical conductivity,EC)的年变化范围分别是0.004-8.32 mg/L(均值1.29±1.49 mg/L)、0.01-3.05 mg/L(均值1.43±0.63 mg/L)、0.92-6.72 mg/L(均值2.99±1.25 mg/L)和50.36-248.43μS/cm(均值138.37±47.56μS/cm),相应的河流溶存N2O浓度和扩散通量的年变化范围分别是0.006-1.38μmol/L(均值0.15±0.26μmol/L)和-0.88-337.94μgN/(m2·h)(均值32.50±56.41μgN/(m2·h))。除在冬季河流源头区域观测到个别的负通量外,N2O扩散通量在一年时间内几乎持续处于正值,呈现明显的季节变化特征,其季节变化规律为:冬高(均值70.93±90.89μgN/(m2·h))夏低(均值12.04±9.02μgN/(m2·h));空间上呈随河流污染负荷梯度的增加通量逐步增加的模式。影响脱甲河水体溶存N2O浓度的显著性因子有EC(r=0.45,p<0.05)、NH4+-N(r=0.44,p<0.05)、NO3--N(r=0.52,p<0.05)和DOC(r=0.49,p<0.05);水体N2O扩散通量与NH4+-N(r=0.50,p<0.05)、NO3--N(r=0.58,p<0.05)、DOC(r=0.46,p<0.05)和EC(r=0.50,p<0.05)呈显著正相关,与水体温度T(r=-0.24,p<0.05)呈显著负相关。 2.脱甲小流域水系溶存CH4浓度年均值为(0.61±0.43)μmol/L,变化范围为0.03-2.23μmol/L;扩散通量在一年内的变化为1.71-290.08(63.36±50.76)μgC/(m2·h),表现为大气CH4的净源。河流溶存CH4浓度和通量的时空分布均呈现出显著的差异,且时空变化规律具有一致性:季节变化特征均为春高(93.58±65.24μgC/(m2·h),0.74±0.41μmol/L),冬低(50.79±33.03μgC/(m2·h),0.53±0.38μmol/L);空间分布呈现自上游到下游波动增加的趋势。影响脱甲小流域河流溶存CH4浓度和扩散通量的环境因子中,溶解氧(DO:3.49-12.79(均值7.90±1.78)mg/L)与河流溶存CH4浓度(r=-0.39,p<0.001)和扩散通量(r=-0.36,p<0.001)均呈显著负相关,溶解性有机碳(DOC:0.92-7.38(均值2.99±1.25)mg/L)与河流溶存CH4浓度(r=0.50,p<0.001)和扩散通量(r=0.44,p<0.001)均呈显著正相关,两者是影响河流溶存CH4浓度和扩散通量的主导因子;另外,水体氨态氮(NH4+-N:0.02-4.37(1.26±1.03)mg/L)、硝态氮(NO3--N:0.24-2.66(1.43±0.55)mg/L)、盐度(以电导率EC表示:50.36-248.43(138.37±47.54)μS/cm)对河流溶存CH4浓度和扩散通量具有一定的正效应,表现为显著正相关;河流水体pH值5.89-8.54(均值6.82±0.31)与CH4浓度呈正相关,但相关性不显著(r=0.20,p<0.05),与通量之间无显著关联。 3.脱甲小流域内,农业面源污染、畜牧养殖以及居民生活废水和污水的排入造成的河流水体中DOC、NH4+-N、NO3--N的增加以及DO的降低,均能加剧河流中溶存N2O和CH4气体的产生和排放,使其成为大气N2O和CH4的一个重要潜在排放源。 该研究可为研究亚热带丘陵地区水系或类似河流N2O和CH4扩散特征及影响因素响应机制提供参考。