基于走航高频监测的水库冬季水体溶解甲烷浓度分布:以湖北西北口水库为例*
2021-09-23王雪竹牛凤霞肖尚斌
湖泊科学 2021年5期
王雪竹,刘 佳,牛凤霞,肖尚斌,2,陈 敏,2
(1:三峡大学水利与环境学院,宜昌 443002) (2:三峡库区生态环境教育部工程中心,宜昌 443002)
水库在全球甲烷(CH4)产生和排放中起着至关重要的作用. 全球范围内,水库每年向大气排放51 Tg的碳,其中36.8 Tg以二氧化碳的形式排放,13.3 Tg以CH4的形式排放[1]. 水库中CH4排放到大气中的途径主要有3种:沉积物中释放的气泡、水体中溶解的CH4通过空气-水界面的扩散以及挺水植物的茎秆[2],其中大约40%是通过水-气界面的分子扩散排放到大气中[1],尤其是深水湖库中CH4释放以扩散为主[3-4]. 近年来,很多学者在水库中开展了定点24 h连续观测或选取代表性点位监测特定时段内的扩散通量[5-6],但这些监测数据可能并不能准确代表整个水库,因为CH4扩散通量受当地水文气象条件的变化和溶解CH4浓度分布不均等诸多因素的影响,因此在时间和空间上有较大差异. 事实上,同一湖库不同区域的溶解CH4浓度差异很大,单个湖库一般存在水平和垂直的浓度梯度:一方面,沿岸沉积物可能成为表层水体溶解CH4的“源”,存在近岸带与开阔水域的平流输送[7-8],支流中高浓度溶解CH4对开阔区水体的贡献[9],雨季陆源有机质的输入导致沿岸水体中溶解CH4浓度升高[10];另一方面,沉积物持续向水体中扩散CH4,通常最接近沉积物的水层溶解浓度最高并累积在温跃层以下[11-12],在部分湖库中也发现溶解CH4浓度峰值出现在温跃层之上的情况[13-14],原因可能是季节变化引起的水体掺混,能够使温跃层以下的……
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