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水库的温室气体排放是近年来国际上围绕水电开发和水库建设讨论较多的一个话题。国际上其它水库的研究结果，揭示了水库的温室气体排放水平不为零的基本结论。这也影响了人们长期以来认为“水库是绿色能源”的观点。在中国，伴随着我国丰富水能资源的逐渐开发，水电已在我国能源消费结构当中扮演日益重要的角色，如此背景下中国水电的温室气体排放问题也受到广泛的关注。三峡水库作为我国水电的标志性工程，其产生的温室气体排放效应倍受关注。
本研究利用静态箱法，从2009年10月～2011年2月逐月开展了对三峡水库三种主要温室气体:二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亚氮(N2O)的排放通量观测，并同步观测了气象、水质等可能影响以上温室气体排放通量的因子。分析了三峡水库温室气体排放通量的季节变化和空间分布特征，并从水环境、淹没区的背景特征以及水库的水力学特点等方面探讨了导致以上特征的原因和机理过程;通过对不同水位下三峡水库水域以及消落区面积的遥感解译，估算了三峡水库的温室气体排放水平，并结合三峡水库所具备的综合效益对排放量水平进行了评价。研究主要获得以下结论:
(1)通过对国内外不同研究团队所采用观测系统进行同步的联合观测实验，验证了通量箱法可以用于三峡水库的温室气体排放通量观测，并且可以有效地反映环境条件变化对通量大小的影响，并且不同规格的箱体对观测结果的影响可以忽略不计;
(2)研究期间，三峡水库整体表现为大气CO2的排放源，且水库干流、支流水体的CO2排放表现出截然不同的季节变化过程。其中香溪河支流的年均排放通量为37.06±74.09mgm-2h-1，受低水位期间支流表层水体藻类生长过程影响，低水位期间的平均排放水平(13.10±78.76mgm-2h-1)明显低于高水位期(84.98±32.69mgm-2h-1)，高水位运行期间，支流的排放水平与干流接近。库区干流的CO2平均排放通量明显高于库区支流水体，各个观测水域之间通量的变化差异不显著，其中温度对CO2排放通量的季节变化影响显著，热季的CO2排放强度要明显高于冷季;与此同时，水库调蓄过程导致的不同时期水力条件的变化以及库区上、中、下游的水力特征差异，也导致了不同水域在不同蓄水位下的CO2通量具有不同强度，其中丰水期、低水位运行条件下秭归、巴东和万州水域的平均通量分别为227.59±112.80mgm-2h-1、256.74±122.89mgm-2h-1、234.24±202.38mgm-2h-1，要明显高于枯水期、高水位运行条件下65.91±32.93mgm-2h-1、96.99±28.24mgm-2h-1、110.01±46.05mgm-2h-1的排放水平;另外，分析发现淹没区及其周边地区的土地利用类型也对水库目前运行阶段干流水域所产生的CO2排放通量具有影响，以林地为主要淹没类型的巫山和巴东水域的年均排放水平要明显高于以城市和裸露地表为主的万州和秭归水域;
(3)观测期间库区干流CH4排放通量为0.16±0.38mgm-2h-1，支流平均为0.25±0.34mgm-2h-1，全年表现为大气CH4的排放源。库区支流产生的CH4排放要高于库区干流，通过对干支流沉积物有机碳的调查发现，支流沉积物中有机碳的含量明显高于干流不同水域，认为这是导致干支流CH4通量差异的重要原因;三峡水库调蓄过程导致的库区水体全年内分层特征不明显，不同水深处的溶解氧水平较高，使库区干支流水体的CH4排放水平处于较低水平，沉积物层产生的CH4气体在进入上覆含氧水体后被氧化分解;在消落区分布范围较广的支流水域，CH4排放水平相对较高，反映了消落区出露期间植被恢复以及对流域内有机质的累积作用对CH4的排放会产生一定的影响;
(4)计算获得研究期间三峡水库共产生CO2排放约1.95×106tCO2yr-1，CH4排放约6809.32tCH4yr-1，N2O排放约149.77tN2Oy-1，相当于产生碳排放约0.6×106tCyr-1，其中通过气泡方式排放的CH4和大坝涡轮机组出水口CH4的脱气排放对总量核算的影响可以不予考虑。核算三峡水库整体的CO2和CH4平均排放通量水平为56.09mgC-CO2m-2h-1和0.54mgC-CH4m-2h-1，与国内外水库相关研究结果对比，三峡水库的CO2排放水平要高于多数寒带和热带地区水库，而CH4排放水平要低于绝大多数其它地区水库，三峡水库峡谷型河道特征以及调蓄导致的水力学特点是导致这一结果的原因。另外与传统化石能源相比，三峡水电的排放系数和排放总量明显更低，仅是煤炭能源的2.5％。在同样为水库修建间接导致的温室气体效应上，三峡水库发电、通航等效益产生的CO2减排量显明高于水库蓄水导致的排放量;
(5)三峡水库淹没区在蓄水前整体表现为CO2、CH4和N2O的排放源，但不同的土地利用类型表现出不同的源汇特征。其中CO2总的排放强度为97.4～138.9万tCO2yr-1，林地为明显的CO2吸收汇（-24.9～-13.9万tCO2yr-1），天然河道水域、旱地、水体和草地均为CO2排放源;CH4总的排放量为(1.19～1.23万tCH4yr-1)，水田是重要的排放源（0.04～1.2万tCH4yr-1）;N2O总的排放量为126～1824tN2Oyr-1。与三峡水库淹没区蓄水前排放水平相比，现阶段淹没区的排放量并没有出现明显的增加，并且库区以奉节为界两侧不同的流域地形特征导致了两个区域内不同的温室气体排放源强度。