摘要
水库的修建运行显著改变陆地水系统碳循环，改变了营养物的分配，被许多研究证明是大气中CH4排放的热点区域，水库运行带来的温室效应也被越来越多的科学家争论。我国北方地区水库会出现明显的季节性变化，夏季水库会出现温跃层、春秋两季呈现水体翻转混合的现象、冬季则是最为显著的季节性特征——水库在此期间出现三个月以上的冰封期，这些明显的季节性特征会影响CH4的排放。本研究以我国东北地区一座具有季节性冰封特征的水库——东风水库为研究对象，采用顶空平衡-气相色谱法测定水体溶存CH4浓度，通过模型评估法和倒置漏斗法分别计算CH4的扩散和冒泡通量，分析季节性冰封水库CH4浓度和通量的时空变化特征，同时测定水环境指标揭示水库CH4排放的影响因素。本文的主要研究结果如下： （1）水体溶存CH4浓度大于水体饱和CH4浓度，水库在调查期间是向大气中释放的源。时间上，水体 CH4扩散通量表现为夏季＞春季＞秋季，冬季表层累积的 CH4会在春季释放，所以秋季扩散通量较大。空间上，CH4浓度高的点位CH4扩散通量高，靠近入库河流区的（S7、S9）点位具有较高的CH4扩散通量；位于气泡区域点位的CH4扩散通量大于非气泡区点位。 （2）东风水库库尾具有强烈的气泡活动，随机性和高度的时空异质性是其主要的特征。时间上，CH4的冒泡通量表现为夏季最大、秋季最小；空间上，水深较浅的区域CH4冒泡通量较大。另外底层的冒泡通量大于表层的冒泡通量，这说明CH4在传输的过程中会被氧化或者再溶解到水体。 （3）气泡中CH4浓度占比在春、秋、冬三个季节在30%左右，在温度更高、水深更浅的夏季气泡中CH4占比最高达到52%。东风水库全年CH4排放总量为16429.7 kg-C，秋季排放总量最小、夏季排放通量最大。其中冒泡排放占比为45%、占全库区面积0.7%的产CH4气泡区，冬季积累的CH4量占全年排放的9%。 （4）环境因素分析发现，夏季水库水体底层DO浓度很低，有利于CH4的产生，因此夏季释放通量最大；冬季冰封期水库水体表层积累大量的CH4。相关性分析发现，CH4的排放与水深呈现显著的负相关关系、与温度呈现显著正相关关系；CH4产生速率与沉积物中的TOC之间存在非常显著的正相关性，表明沉积物中的有机物是CH4产生的底物之一。沉积物间隙水中CH4的浓度与CH4的产生速率呈现显著的正相关关系。
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