宜昌求索溪冬季温室气体通量昼夜变化特征.pdf

第47卷第13期
人民长江
Vol 47. No. 13
2016年7月
Y angtze River
luy
2016
文章编号:1001-4179(2016)13-0028-0
宜昌求索溪冬季温室气体通量昼夜变化特征
李书凝,刻,周末,龙丽,我軍佛,穆皑辉,雷丹
(三峡大学水利与环境学院,湖北宣昌443002)
摘要:为探索小型水城温室气体的排放规律,采用温室气体快速分析仪一密闭式静态通量箱法对湖北宜昌市
三峡大学求索溪冬季水一气界面温室气体通量(CH4和C02)进行了24h连续观测。观测结果显示,CH、和
CO2的变化呈正相关,CH4和CO2全天均处于释放状态;CO2通量与气压、水温呈正相关,与气温、pH值、溶解
氧、叶绿素a呈负相关;CH、仅与气压呈正相关而与其他环境因子均呈现负相关;CH4和CO2在10:00和21
00左右同时接近全天的平均值,该时段可作为单次采样时间参考。
关键词:温室气体通量;水ー气界画;CH。和CO2;求家溪;宜昌市
中图法分类号:X52
文献标志码:A
DOI:10.16232/j.cnki.1001-4179.2016.13.006
水生系统在一定程度上是温室气体的来源,水11191827"E)位于湖北省宜昌市三峡大学校园内,本
生系统和大气间的气体交换对全球碳循环以及温室气研究选取求索溪上游由水泥坝隔断的一小型河段(水
体排放的预测有着重要的影响1。内陆水域总处于深大约0.8m,面积约54m2)对其进行观测。受多种
CO2过饱和态,最新估算的碳通量是201x10°g/a,因来源的污染物影响,实验段河道内水质情况较差,水体
此,内陆水域也是地球重要的甲烷来源,它每年至少释富营养化严重,藻类大量繁殖,水体呈淡黑绿色,并散
放出103×10°2g甲烷,但这些通量的估算具有相当大发出臭味,该河段由于经常清淤,底泥厚度小于2cm。
的不确定性。因此,水-气界面温室气体通量的研1.2通量观测
究仍然需要进行大量的实验1。目前国内外温室气
2015年1月14日17:00到次日17:00,在距离岸
体排放研究主要集中于湖泊、水库,对面积较小、边大约2m、水深大约0.8m的位置对实验段河流进
自然环境特征迴异的池塘、小型湿地的研究依然较少
行了24h的连续通量监测,期间,每隔半个小时进行
这类淡水生态系统在全球碳循环中的重要性可能被低
次水样采集和温室气体观测,每次观测持续15min
估
本文以湖北宜昌三峡大学求索溪为研究对
观测时间段为阴天、无风。温室气体的观测采用温室
象,通过24h的连续通量监测,分析温室气体通量变气体快速分析仪一密闭通量箱法,实验仪器为DLT
化及环境因子的影响,以期弄清小型池塘温室气体通100型温室气体快速分析仪(美国,LCR)。该仪器能
量变化特征。
以1Hz频率实时、连续地测量箱内CH4和CO2浓度,
1材料与方法
以前已有研究人员对其有详细的描述,并广泛使
用60-。通量箱箱体采用不锈钢材质(高0.45m、
1.1研究区概况
直径0.35m),箱体顶部采用两根硅胶管与仪器相连
宜昌市冬季气温明显偏低,持续时间长;雪日多,接,为防止采样过程中箱体温度上升过快,箱体四周设
强雨雪天气集中,雨雪量显著偏多。冬季冷空气活动有保温层,外部包裹有反光膜。采样前将通量箱朝上
颇繁,平均气温2.9℃~5.5℃。求索溪(30°43'32"N,5min,以使箱内气体浓度与周間环境背景值一致,然
收稿日期:2016-02-18
基金项目:国家自然科学基金资助项目(41273110,510479163
作者简介;李书焱,男,主要从事环境科学方面的研究。E-mai:1328634272qq.com
通讯作者:雷丹,女,讲师,博士生,主要从事环境科学方面的研究。E-mail:leiden@ctgu.edu.cn
第13期
李书焱,等:宣昌求索溪冬季温室气体通量昼夜变化特征
后将通量箱轻放至水面使其内部形成密闭空间,利用间参考,以获得具有代表性的通量数据。
温室气体分析仪实时监测箱内温室气体浓度变化。
水温、pH、叶绿色a(Chl-a)、溶解氧(DO)均采用
CH
哈希多参数水质检测仪( Data Sonde5,美国)进行;检测
风速气温、气压采用便携式气象站(YGH-QXY,中
国)测量。同时,使用医用塑料注射器抽取200mL水
1.6
样,注入预先清洗干净的真空镀铝内膜采样袋内,并注
さ8888888888888388888888?88
入3mL饱和HgCl2溶液杀死水生、浮游生物用以短时
ー≤病?SるSさgs8?ニ??≌≌
时刻
间保存。水样带回实验室后先用注射器注人400mL
(a)CI和C0通量
高纯氮(99.99%),然后用40W功率超声波仪振荡10
min,使水中CH4和CO2充分释放,静置24h使待测气
体两相平衡,然后抽取顶空气体,用FICC9790Ⅱ型气
象色谱仪(中国,福立)测定气体浓度。CH4和CO2的
8.4
检测器为离子化火焰检测器(FID)2]。
1.3计算方法
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?≌??8??さ3?839二????
温室气体释放通量是指单位时间内单位面积上温
时刻
(b)plH1与D0
室气体浓度的变化量,正值表示水体向大气中排放温
室气体,负值表示水体吸收大气的温室气体。本文中
温室气体通量采用以下公式进行计算
Flux =(slope x F x F, x volume)/(surface x Fa)
?
式中,Fux为水-气界面的气体通量,mg/(m2?h);
slope为箱内气体随时间的变化率; volume为通量箱体
88888883888888888888888888
积,m2; surface为通量箱底面积,m2;F,为转换系数
≌98?888588ざ?3s8?=??≌≌
寸刻
(CH4为65.47ug/m3,CO2为1789.45pg/m3);F2
(c)气压与chl-a
为秒到小时的转换系数(3600),F3为g到mg的转
换系数(1000)
12は→++
2结果与分析
2.1温室气体通量变化
888888888888888838888888き8
CH4和CO2通量随时间的变化如图1所示。由图
时刻
可见,CH4和CO2通量全天均为正值(图1(a)),呈
(d)气温与水温
释放状态。CH4和CO2的相关性明显,相关系数
图1监测期CH4和CO2通量及环境因子变化
0.819(表3),変化趋势一致。表1为CH4和CO2通
量昼夜变异性统计,CH4和CO2通量变化范围较大,
表1CH4和CO2通量昼夜变异性统计
分別为1.57~2.50mg/(m2?h)和44.18-~107.13温室平均值/
最大值/
最小值/
标准变异
mg/(m2?h),平均值分别为1.98mg/(m2?h)和气体(g
(mg·m
h-')偏差系数
77.82mg/(m2?h)
2.50
l.5
0.210.11<