大黑汀水庫夏秋季節(jié)溫室氣體賦存及排放特征

龔琬晴,文帥龍,王洪偉,吳 濤,李 鑫,鐘繼承

大黑汀水庫夏秋季節(jié)溫室氣體賦存及排放特征

龔琬晴1,2,文帥龍1,2,王洪偉1,2,吳 濤3,李 鑫1,4,鐘繼承1*

(1.中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊與環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210008；2.中國科學(xué)院大學(xué),北京 100049；3.天津市水利科學(xué)研究院,天津 300061；4.蘇州科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,江蘇 蘇州 215009)

以北方典型富營養(yǎng)化水庫-大黑汀水庫水體為研究對象,在2018年夏季和秋季采用頂空平衡法對其表層35個點(diǎn)位水體溶解的二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和氧化亞氮(N2O)濃度進(jìn)行測定,并對水庫水-氣界面擴(kuò)散通量進(jìn)行了估算.結(jié)果表明夏季和秋季大黑汀水庫表層水體的CO2、CH4和N2O整體上均表現(xiàn)為過飽和狀態(tài),夏季表層水體CO2溶存濃度和擴(kuò)散通量均值分別為(72.75±67.49)μmol/L和(810.62±790.64)μmol/(m2·h);秋季CO2溶存濃度和擴(kuò)散通量均值分別為(394.64±104.13) μmol/L和(4822.81±1250.00) μmol/(m2·h);夏季CH4平均濃度和擴(kuò)散通量分別為(0.19±0.12)μmol/L和(3.04±2.10)μmol/(m2·h),秋季CH4平均濃度和擴(kuò)散通量分別為(0.41±0.26)μmol/L 和(5.16±3.23)μmol/(m2·h);夏季N2O溶存濃度和擴(kuò)散通量均值分別為(0.03±0.01)μmol/L和(0.31±0.10)μmol/(m2·h),秋季N2O溶存濃度和擴(kuò)散通量均值分別為(0.03±0.01)μmol/L和(0.25±0.15)μmol/(m2·h).相關(guān)性分析結(jié)果表明大黑汀水庫夏季表層水體CO2及N2O濃度主要受水溫、水深和電導(dǎo)率影響,CH4濃度主要受水深及電導(dǎo)率影響;水庫秋季表層水體CO2溶存濃度主要受水溫、水深和TDS影響,CH4濃度主要受水溫、水深和TDS影響,N2O濃度主要受水深影響.

溫室氣體；溶存濃度；通量；影響因素；大黑汀水庫

濕地生態(tài)系統(tǒng)作為主要溫室氣體CO2、CH4、N2O的重要排放源[1-3],在全球氣候變化中發(fā)揮著重要的作用.我國水庫占全國濕地總面積的5.93%[4],是濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分之一,其溫室氣體排放特征越來越受到關(guān)注.據(jù)估算,每年全球水庫排放的溫室氣體為0.8Pg(0.5~1.2Pg)CO2當(dāng)量[5],且相比于生產(chǎn)力和營養(yǎng)水平較低的水庫,生產(chǎn)力和營養(yǎng)水平較高的水庫具有排放更多CH4的潛力.影響水庫溫室氣體排放的主要因素有庫齡、緯度[6]、有機(jī)質(zhì)含量、水體溫度等[7].

水庫具有獨(dú)特生態(tài)系統(tǒng)特征,通常水庫具有相對封閉的深水環(huán)境和流速較緩的靜水特征[8],使得水中的浮游生物碎屑和其他顆粒態(tài)有機(jī)物更易聚集、沉降和分解,有利于溫室氣體的產(chǎn)生[9].水庫及大壩的修建改變了水體內(nèi)碳、氮循環(huán)模式,對溫室氣體排放產(chǎn)生重要的影響[10].水庫的水位波動較大,水位變化能夠提高CH4的冒泡率[11],進(jìn)而促進(jìn)CH4的產(chǎn)生與排放[12].水庫生態(tài)系統(tǒng)受人為活動干擾較大[13],人為活動導(dǎo)致有機(jī)質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)的輸送會加劇溫室氣體排放.另外水力發(fā)電型水庫及水源型水庫通常采用下層泄水,研究發(fā)現(xiàn)下層泄水也會導(dǎo)致溫室氣體排放[14],且下泄水體中溫室氣體排放是水庫溫室氣體排放的重要方式[15].在水庫溫室氣體排放區(qū)域差異方面,研究發(fā)現(xiàn)熱帶地區(qū)水庫的N2O排放通量普遍大于溫帶、亞熱帶地區(qū)水庫[16],寒帶及溫帶地區(qū)水庫的溫室氣體排放主要以CO2為主,而熱帶地區(qū)水庫CH4排放則更為重要[14].

目前國內(nèi)關(guān)于水庫溫室氣體排放的研究以南方四區(qū)(長江流域、珠江流域、東南諸河和西南諸河)居多,且主要集中在長江流域,而關(guān)于北方六區(qū)(松花江流域、遼河流域、海河流域、黃河流域、淮河流域和西北諸河)的研究則相對較少.大黑汀水庫作為海河流域?yàn)春铀档奶菁壦畮?是唐山、天津兩市居民的重要飲用水源地,具有重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能.然而大黑汀水庫由于長期的網(wǎng)箱養(yǎng)殖等人為活動干擾,水體富營養(yǎng)化程度日益嚴(yán)重.有研究表明,水體的營養(yǎng)水平也會在一定程度上影響溫室氣體排放[5].大黑汀水庫屬暖溫帶季風(fēng)氣候,呈現(xiàn)出明顯的大陸性氣候特征.本文基于大黑汀水庫2018年7月底和10月底的野外采樣數(shù)據(jù),著重分析了大黑汀水庫表層水柱中溫室氣體CO2、CH4和N2O的溶存濃度、擴(kuò)散通量及空間分布特征,并分析了其與水環(huán)境因子之間的關(guān)系.研究結(jié)果有利于了解并且正確評估水庫生態(tài)系統(tǒng)在全球氣候變化中的地位和作用,而且能為指導(dǎo)能源發(fā)展規(guī)劃及水庫管理提供參考依據(jù),同時(shí)也對中國水電可持續(xù)發(fā)展和節(jié)能減排具有一定的意義[17].

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

大黑汀水庫(40°12’4’’~40°21’18’’N, 118°15’22’’~ 118°19’21’’)是年調(diào)節(jié)的湖泊型水庫,位于唐山市遷西縣城北5km的灤河干流上,集水面積530km2,總庫容5.1億m3[18].大黑汀水庫作為跨流域向天津市、唐山市及其所屬縣區(qū)引水的大型骨干工程之一,其重要作用是承接潘家口水庫的調(diào)節(jié)水量,提高水位,為跨流域引水創(chuàng)造條件,同時(shí)攔蓄潘家口水庫、大黑汀水庫區(qū)間來水.為唐山市、天津市及灤河下游工農(nóng)業(yè)及城市用水提供水源,并利用輸水進(jìn)行發(fā)電.

1.2 樣品采集及分析

分別于2018年夏季7月26日、27日白天和秋季10月21日、22日白天在大黑汀水庫進(jìn)行野外采樣,共設(shè)35個采樣點(diǎn)(圖1),布點(diǎn)原則為在均勻布點(diǎn)的基礎(chǔ)上兼顧不同土地利用類型及入庫河流及河灣.采集大黑汀水庫表層水樣(水面下0.5m),每個采樣點(diǎn)重復(fù)采集3次,作為平行樣.水體溶存溫室氣體濃度采用頂空-氣相色譜技術(shù)進(jìn)行測定,用虹吸法采集水樣于20mL血清瓶中,加入0.2mL甲醛溶液抑制微生物活性,使水樣溢出瓶口,塞緊瓶塞并密封不留氣泡,低溫避光保存帶回實(shí)驗(yàn)室.用10mL高純氮?dú)庵脫Q出上述血清瓶中等體積的水,室溫下劇烈震蕩1min,靜置隔夜,使待測氣體在液相和氣相中達(dá)到平衡,抽取3mL頂空氣體注射進(jìn)入氣相色譜儀(Agilent GC 7890B)進(jìn)行分析.此外,表層水樣冷藏運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室用于水質(zhì)常規(guī)指標(biāo)的測定,于現(xiàn)場用多參數(shù)水質(zhì)儀(YSI)測定表層水水溫、鹽度、DO和pH值等.

水體總氮(TN)、總磷(TP)、硝酸鹽氮(NO3--N)、亞硝酸鹽氮(NO2--N)、氨氮(NH4+-N)、高錳酸鹽指數(shù)濃度參照《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第四版)[19]測定.總氮(TN)和總磷(TP)采用過硫酸鉀氧化-紫外分光光度法.水樣用0.45μm濾膜(Whatman GF/F)過濾后,硝酸鹽氮(NO3--N)用紫外分光光度法(B)測定,亞硝酸鹽氮(NO2--N)采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法,氨氮(NH4+-N)采用納氏試劑光度法,高錳酸鹽指數(shù)采用酸性法.

1.3 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

本文使用Excel 2007、SPSS 22.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析,采用Spearman進(jìn)行數(shù)據(jù)相關(guān)性分析;采用Arc GIS 10.2軟件中的反距離插值法進(jìn)行繪圖.

圖1 大黑汀水庫采樣點(diǎn)分布示意

1.4 水體溶存溫室氣體濃度計(jì)算

1.4.1 頂空氣體濃度的計(jì)算 將頂空氣體視為理想氣體,由Dalton分壓定律計(jì)算出溫室氣體在血清瓶頂空氣體中的濃度(μmol/L).

1.4.2 平衡后原水樣中溫室氣體濃度的計(jì)算 假設(shè)血清瓶內(nèi)頂空氣相與液相之間達(dá)到溶解平衡,采樣瓶頂空中N2O和CO2濃度參照文獻(xiàn)[20]計(jì)算,CH4濃度參照文獻(xiàn)[21].水庫原水樣的氣體濃度為經(jīng)頂空平衡后產(chǎn)生的氣體,包括水中溶存的及頂空內(nèi)的溫室氣體,根據(jù)質(zhì)量守恒定律換算為采集的原水樣中的氣體濃度.

1.4.3 水-氣界面溫室氣體通量的計(jì)算參照文獻(xiàn)[22]提供的公式:

(4)

(5)

(6)

F為水-氣界面的氣體通量,μmol/(m2·h);DC為水-氣界面氣體的濃度差,μmol/L,C1為采樣點(diǎn)大氣中CO2、CH4、N2O的濃度,μmol/L;Ceq表示與大氣達(dá)到平衡時(shí)的水中溫室氣體的理論平衡濃度,μmol/L,利用3種氣體在大氣中的平均濃度及實(shí)測溫度,參照文獻(xiàn)[20-21]推導(dǎo)的公式進(jìn)行計(jì)算;k為溫室氣體在水-氣界面的氣體轉(zhuǎn)移系數(shù),cm/h;U表示水面上方風(fēng)速,m/s;Sc為淡水中N2O、CH4和CO2的施密特常數(shù),、、分別由上式計(jì)算得到;T為實(shí)測水溫,℃.

2 結(jié)果與討論

2.1 CO2、CH4和N2O的溶存濃度

圖2 夏秋季節(jié)大黑汀水庫水柱溫室氣體濃度箱式圖 Fig.2 Comparison of Box Plot of greenhouse gas concentration between summer and autumn

“—”從高到低依次表示極大值、極小值,“×”從高到低依次表示99%、1%,“□”表示平均數(shù).箱體的橫線從高到低依次表示95%、75%、50%、25%、5%

如圖2所示,大黑汀水庫夏季表層水體溶存CO2濃度介于10.08~262.19μmol/L,均值為(72.75± 67.49)μmol/L;溶存CH4濃度在0.06~0.56μmol/L之間變化,均值為(0.19±0.12)μmol/L;溶存N2O濃度介于0.01~0.07μmol/L,均值為(0.03±0.01)μmol/L.水庫秋季表層水體溶存CO2濃度介于119.76~ 660.16μmol/L,均值為(394.64±104.13)μmol/L;CH4濃度在0.19~1.22μmol/L之間變化,均值為(0.41± 0.26)μmol/L; N2O濃度的變化范圍為0.02~ 0.09μmol/L,均值為(0.03±0.01)μmol/L.秋季采樣時(shí)水庫水體表面的藻類密集程度高于夏季,從而導(dǎo)致水體秋季可供微生物利用的底物高于夏季,大黑汀水庫水體CO2濃度和CH4濃度在夏季與秋季之間的顯著性差異可能與此有關(guān).

從表1可以發(fā)現(xiàn),夏季大黑汀水庫表層水體CO2濃度高于同季節(jié)重慶地區(qū)的亞熱帶森林水庫群和句容水庫,低于金沙江下游水庫;夏季其CH4溶存濃度與亞熱帶小水庫和句容水庫基本持平,高于金沙江水庫;夏季其水體N2O溶存濃度低于南部地區(qū)豐水期的鐵崗水庫、枯水期的長湖水庫,西南地區(qū)的紅楓湖水庫、百花湖水庫、紅巖水庫等,高于句容水庫.造成不同水庫溫室氣體濃度差異的原因可能與水庫的緯度和庫齡有關(guān)[6],此外,水庫周圍的土地利用方式、人口密度等均有可能影響溫室氣體的產(chǎn)生.

表1 國內(nèi)部分水庫溫室氣體溶存濃度(μmol/L) Table 1 Comparison of greenhouse gas dissolution concentrations (μmol/L) in some reservoirs in China 水體名稱CO2濃度CH4濃度N2O濃度數(shù)據(jù)來源 鐵崗水庫--0.15±0.01[23] 長湖水庫--0.23±0.07[23] 紅楓湖水庫--0.08[24] 百花湖水庫--0.09[24] 紅巖水庫--0.06[24] 亞熱帶小水庫56.05±27.560.18±0.190.09±0.11[25] 金沙江下游水庫115.89±20.290.09±0.01-[26] 句容水庫34.67±7.200.20±0.050.02±0.01[27] 新豐江水庫42.49--[28] 龍?zhí)端畮?1.88--[29] 小浪底水庫48.69--[30] 大黑汀水庫夏季72.75±67.490.19±0.120.03±0.01本研究 大黑汀水庫秋季394.64±104.130.41±0.260.03±0.01本研究

注:表中除鐵崗水庫為豐水期均值、長湖水庫為枯水期均值,以及亞熱帶小水庫N2O為年度均值外,其余均為夏季溫度氣體濃度.

2.2 溫室氣體濃度的影響因素

CO2既能夠在水庫的厭氧沉積物中產(chǎn)生,又能在好氧環(huán)境中通過有機(jī)物的降解產(chǎn)生,與此同時(shí),水體中的浮游植物等水生植物也能夠通過光合作用固定CO2,從而減少水體中CO2濃度[31].通過與不同環(huán)境因素的相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)(表2),大黑汀水庫夏季CO2溶存濃度與水溫、水深和高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)顯著負(fù)相關(guān),與電導(dǎo)率和正磷酸鹽(PO43-)顯著正相關(guān);水庫秋季CO2溶存濃度與水溫和水深呈顯著負(fù)相關(guān),與溶解性固體總量(TDS)、TN和NO3--N呈顯著正相關(guān)關(guān)系.溫度會影響CO2在水體表層的溶解度[32],且水溫升高也會使水生生物光合作用增強(qiáng),降低水中CO2分壓,從而降低水體溶存CO2濃度[33].夏季和秋季的水溫對CO2濃度的影響均表現(xiàn)為負(fù)相關(guān),但由于秋季平均水溫低于夏季,秋季溫度對CO2濃度的影響程度從而小于夏季.水深越深,CO2的擴(kuò)散距離越大,從水體底層向表層遷移的過程中,溶解在水體中的CO2含量就越多,從而導(dǎo)致水庫夏季和秋季擴(kuò)散到表層水體的CO2濃度降低,這與譚永潔等 [34]的研究結(jié)果一致.較高的CODMn往往預(yù)示著水中的有機(jī)質(zhì)含量較高[35],有機(jī)質(zhì)的呼吸作用增強(qiáng),溶解氧濃度降低,從而使水庫溶存CO2濃度降低,CO2濃度與CODMn的負(fù)相關(guān)關(guān)系表明夏季大黑汀水庫表層水體的CO2有可能主要是通過好氧環(huán)境中的有機(jī)質(zhì)降解這一途徑產(chǎn)生的.電導(dǎo)率越高,往往說明水中的溶解性雜質(zhì)含量較多,微生物能夠用來分解成無機(jī)碳的溶解性碳也就越多,從而導(dǎo)致CO2濃度與水庫電導(dǎo)率之間存在著顯著的正相關(guān)關(guān)系[26].此外,CO2濃度與PO43-之間也存在著顯著的正相關(guān)關(guān)系,水庫PO43-通過影響初級生產(chǎn)力可能間接影響了CO2濃度[36].秋季水庫表層水體的TDS含量越高,能夠被微生物利用的碳源也就越多,有利于CO2的產(chǎn)生.TN和NO3--N的含量越高,表明水庫表層水體的初級生產(chǎn)力越高,可能間接促進(jìn)了CO2的產(chǎn)生.

產(chǎn)生CH4的環(huán)境要求嚴(yán)格厭氧,水庫水體中的CH4通常在底部沉積物中產(chǎn)生,經(jīng)過厭氧-好氧界面,進(jìn)入好氧層后會被不斷氧化成CO2,直至從水庫表面釋放[31].相關(guān)性分析結(jié)果顯示大黑汀水庫夏季表層水體的CH4濃度與水溫、電導(dǎo)率和水深顯著正相關(guān);水庫秋季CH4濃度與水深顯著負(fù)相關(guān),與水溫和TDS顯著正相關(guān).水溫升高能夠使微生物的活性增強(qiáng),其中產(chǎn)甲烷菌對溫度的敏感度高于甲烷氧化菌 [37],更能夠促進(jìn)產(chǎn)甲烷菌的活性,從而增加水庫夏季和秋季表層水體的CH4濃度,CH4濃度與水溫的這種正相關(guān)關(guān)系與Yang等[38]的研究結(jié)果一致.電導(dǎo)率值越大,水中溶解性的雜質(zhì)越多,能夠被微生物分解轉(zhuǎn)化的生物有效碳越多,產(chǎn)生的CH4量也越多.水庫夏季水深越深,水體的氧化還原電位越低,還原條件越強(qiáng),越有利于CH4產(chǎn)生.而水庫秋季CH4濃度與水深表現(xiàn)為負(fù)相關(guān),這與夏季不同,可能是因?yàn)榍锛綜H4從水底向水面移動過程中被氧化成CO2[39]的量高于還原條件下產(chǎn)生的量.秋季水庫水體的TDS越多,水體中能夠被產(chǎn)甲烷菌和甲烷氧化菌利用的碳源越多,從而可能越有利于CH4的產(chǎn)生.

表2 夏季和秋季溫室氣體濃度與水體理化參數(shù)的相關(guān)性分析 Table 2 Correlation analysis of factors affecting greenhouse gas concentration in summer and autumn 夏季水溫電導(dǎo)率水深高錳酸鹽指數(shù)正磷酸鹽 CO2-0.933**0.917**-0.559**-0.420*0.652** CH40.406*0.419**0.492**0.242-0.223 N2O-0.908**0.980**-0.565**-0.420*0.776** 秋季水溫水深TDS總氮硝酸鹽氮 CO2-0.732**-0.739**0.737**0.377*0.475** CH40.451**-0.532**0.400*0.0820.025 N2O-0.203-0.520**0.226-0.321-0.210

注:** 表示相關(guān)性在0.01水平上顯著(雙尾);* 表示相關(guān)性在0.05水平上顯著(雙尾).

N2O的產(chǎn)生主要是經(jīng)含氮化合物的微生物轉(zhuǎn)化,通過好氧的硝化作用[40]、厭氧的反硝化作用[41,48]和硝化細(xì)菌的反硝化產(chǎn)生[42].通過相關(guān)性分析,可以發(fā)現(xiàn)大黑汀水庫夏季N2O濃度與電導(dǎo)率和PO43-顯著正相關(guān),與水溫、水深和CODMn顯著負(fù)相關(guān);水庫秋季N2O與水深顯著負(fù)相關(guān).較高的電導(dǎo)率越高往往含有較多的溶解性雜質(zhì),硝化作用的底物得以增加,有利于N2O的產(chǎn)生.水庫N2O濃度與水深成顯著正相關(guān)的原因可能是,大黑汀水庫N2O主要是通過好氧硝化作用產(chǎn)生的,當(dāng)水深較淺時(shí),其對應(yīng)的氧化還原電位較高,因而N2O濃度也就相應(yīng)地增高.同樣地,當(dāng)水體的高錳酸鹽指數(shù)升高時(shí),水中有機(jī)物含量也升高,使溶解氧濃度越低,這種條件下大黑汀水庫N2O濃度也就相應(yīng)降低.溫度較高時(shí),氧化亞氮還原酶活性很強(qiáng),有利于將N2O轉(zhuǎn)化成其他形式的含氮化合物,從而使N2O濃度降低;而在低溫時(shí),氧化還原酶活性會受到抑制,導(dǎo)致N2O積累[43].此外,較高的正磷酸鹽濃度預(yù)示著較高的營養(yǎng)鹽水平,其作為限制水體初級生產(chǎn)力的重要因子[39],可能是通過間接的方式影響水體的溶存N2O濃度.TN、NO3-含量與N2O之間并未表現(xiàn)出顯著的相關(guān)性,這可能說明雖然氮含量水平對于N2O的產(chǎn)生與釋放的貢獻(xiàn)具有一定的限制性,但不同類型表層水體N2O的產(chǎn)生過程和機(jī)理并不簡單地相似.

人才隊(duì)伍的轉(zhuǎn)型升級。通過內(nèi)部培養(yǎng)、外部延攬等方式，建設(shè)一支包含領(lǐng)軍人才、骨干人才、一線人才的人才隊(duì)伍，形成由資本、內(nèi)容、技術(shù)、運(yùn)維、管理等人才所構(gòu)成的人才體系，重視發(fā)揮領(lǐng)軍人才、骨干人才、年輕干部的關(guān)鍵性作用，建立起“實(shí)干、實(shí)效、實(shí)績”的考評體系，全面推進(jìn)數(shù)字出版從業(yè)者的轉(zhuǎn)型升級，通過人員素質(zhì)的提升，帶動轉(zhuǎn)型升級各方面、各層次的推進(jìn)和落地。

關(guān)于影響溫室氣體濃度的因素,本研究主要聚焦在水庫水體水面的內(nèi)部環(huán)境參數(shù),如溫度等熱力條件、有機(jī)質(zhì)等原料以及生物代謝所處的營養(yǎng)鹽水平等.此外,外部因素主要包括水文、地貌和人類活動等[44],也會對溫室氣體的排放產(chǎn)生影響,如稀釋、擾動、匯流和沉積物沖刷等物理過程會直接影響CO2、CH4和N2O的排放,或間接通過改變水庫內(nèi)生物地球化學(xué)循環(huán)過程來影響溫室氣體的排放.

2.3 水－氣界面CO2、CH4和N2O通量

大黑汀水庫夏季表層水體3種溫室氣體通量的空間分布如圖3(a~c)所示,CO2通量介于-85.88~ 2623.08μmol/(m2·h),均值為(810.62±790.64)μmol/(m2·h). CO2通量空間分布整體主要表現(xiàn)為上游>中游>下游,峰值出現(xiàn)在潘家口水庫下池壩后下泄水和入庫河流處,入庫后整體上表現(xiàn)為逐漸降低的趨勢.其中灑河橋附近區(qū)域的CO2通量值較高,可能是因?yàn)闉⒑訕蛭挥跒⒑玩?zhèn),人口密度較高,居民生活污水和工業(yè)廢水的排放較多,從而可能對水體CO2的產(chǎn)生有較大的影響.大黑汀水庫整體上是作為CO2釋放源,但在下游2條支灣的零星區(qū)域通量值為負(fù)值,表現(xiàn)為CO2的匯,這可能是該區(qū)域水體初級生產(chǎn)力較高,浮游植物以及水體中的其他大型水生植物通過光合作用固定CO2,從而使水體轉(zhuǎn)變成CO2的匯.水庫CH4通量的變化范圍為0.60~9.42μmol/(m2·h),均值為(3.04±2.10)μmol·(m2·h).CH4通量空間分布整體表現(xiàn)為上游<中游<下游,在2017年網(wǎng)箱清理前,下游網(wǎng)箱分布密度較大,且表層沉積物呈果凍狀,在夏季高溫的情況下水庫下層水體易出現(xiàn)厭氧環(huán)境,這在一定程度上促進(jìn)CH4的生成與排放.N2O通量介于0.19~ 0.64μmol/(m2·h),均值為(0.31±0.10)μmol·(m2·h).N2O通量的空間峰值分布在下池下泄水和入庫河流處,且呈現(xiàn)出從上游到下游區(qū)域逐漸遞減的趨勢.大黑汀水庫夏季表層水體溶存CO2和N2O通量均表現(xiàn)為下池下泄水和入庫河流>大黑汀水庫壩前;CH4通量表現(xiàn)為下池下泄水和入庫河流<大黑汀水庫壩前.

大黑汀水庫秋季表層水體3種溫室氣體通量的空間分布如圖3(d~f)所示,CO2通量介于1328.73~ 7808.09μmol/(m2·h),均值為(4822.81±1250.00)μmol/ (m2·h).CO2通量空間分布整體上表現(xiàn)為上游>中游>下游,潘家口水庫下池壩后的下泄水通量值很高,進(jìn)入庫區(qū)后逐漸降低,到達(dá)灑河橋鎮(zhèn)附近后升高,之后形成逐漸降低的趨勢,到達(dá)大黑汀水庫壩前處達(dá)到最低.水庫CH4通量在2.36~15.20μmol/(m2·h)之間變化,均值為(5.17±3.23)μmol/(m2·h).CH4通量空間分布以上游區(qū)域貢獻(xiàn)最為突出,整體上表現(xiàn)為上游>中游及下游.下池壩后的下泄水CH4通量較低,進(jìn)入庫區(qū)后逐漸升高,達(dá)到灑河橋附近達(dá)到峰值,隨后呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢,中游和下游的CH4通量較低.水庫N2O通量的變化范圍為0.14~0.99μmol/(m2·h),均值為(0.25±0.15)μmol× (m2·h).N2O通量空間分布整體上表現(xiàn)為上游>中游>下游,下池下泄水N2O通量偏低,進(jìn)入庫區(qū)后呈現(xiàn)出先上升,進(jìn)入下游區(qū)域后下降的趨勢.秋季大黑汀水庫CO2通量均表現(xiàn)為下池下泄水>入庫河流>大黑汀壩前;CH4和N2O表現(xiàn)為下池下泄水通量和大黑汀壩前通量保持持平的狀態(tài),且均大于入庫河流通量.

經(jīng)與國內(nèi)其他水庫通量對比發(fā)現(xiàn)(表3),大黑汀水庫夏季CO2排放通量低于水布埡水庫、新安江水庫、玉渡山水庫、三峽水庫,其秋季CO2排放通量僅低于玉渡山水庫;CH4釋放通量偏低,僅高于江西省的柘林水庫、白云山水庫、陡水水庫、洪門水庫和仙女湖;N2O排放通量高于位于江西省的5個水庫,低于玉渡山水庫、洪家渡水庫、烏江渡水庫和丁解水庫等.研究表明,采用不同的監(jiān)測方法所得的溫室氣體的通量值差異較大.Duchemin等[45]借助靜態(tài)箱法和模型估算法對溫室氣體通量進(jìn)行了系統(tǒng)監(jiān)測,研究結(jié)果表明,靜態(tài)箱法得到的結(jié)果明顯高于模型估算法.一般認(rèn)為,模型估算法有可能會低估水-氣界面的釋放通量,而靜態(tài)通量箱法又由于隔絕空氣流動以及人工微環(huán)境的改變造成估算結(jié)果偏高[45].造成這種差異的原因可能是因?yàn)榻缑婺Ｐ头ㄊ歉鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)公式和不同的假設(shè)前提來估算氣體交換速率,其中對溫度、風(fēng)速、水體流速等多種環(huán)境因素的影響及估算的偏差難以把握,從而造成較大的偏差.由此看來,大黑汀水庫與國內(nèi)其他水庫溫室氣體排放通量的差異,一方面來自于水庫自身的通量大小差異,另一方面也受到研究方法的影響.

圖3 夏秋季節(jié)溫室氣體排放通量空間分布 Fig.3 Spatial Distribution Map of Greenhouse Gas Emission Fluxes in summer and antumn

表3 國內(nèi)部分水庫溫室氣體排放通量對比[μmol/(m2·h)] Table 3 Comparison of Greenhouse Gas Emission Fluxes [μmol/(m2·h)] from Some Reservoirs in China 水庫名稱CO2CH4N2O監(jiān)測方法數(shù)據(jù)來源 水布埡水庫3542.54±1773.263.18±1.48-靜態(tài)浮箱法[46] 玉渡山水庫15097.95±190.6854.38±6.8869.55±12.27靜態(tài)箱暗箱法[47] 新安江水庫1407.73±3170.23--靜態(tài)浮箱法[48] 柘林水庫-1.170.230.02擴(kuò)散模型法[31] 白云山水庫8.040.370.01擴(kuò)散模型法[31] 陡水水庫7.780.300.01擴(kuò)散模型法[31] 洪門水庫31.441.420.22擴(kuò)散模型法[31] 仙女湖-13.401.840.02擴(kuò)散模型法[31] 三峽水庫1720.55±185.857.01±1.17-薄邊界層法[26] 洪家渡水庫--0.45模型計(jì)算法[49] 烏江渡水庫--0.64模型計(jì)算法[49] 丁解水庫582.04±92.73106.25±8.751.16±0.06靜態(tài)箱法[50] 烏江中上游水庫--0.43模型計(jì)算法[51] 九龍江水庫群--0.36±0.24通量箱法[52] 大黑汀水庫夏810.62±790.643.04±2.100.31±0.10擴(kuò)散模型法本研究 大黑汀水庫秋4822.81±1250.005.17±3.230.25±0.15擴(kuò)散模型法本研究

3 結(jié)論

3.1 大黑汀水庫3種溫室氣體在夏季和秋季基本上都表現(xiàn)為過飽和狀態(tài),具有向大氣釋放的潛力.

3.2 在季節(jié)差異上,秋季大黑汀水庫CO2及CH4溶存濃度和通量要顯著地高于夏季;秋季大黑汀水庫N2O溶存濃度和通量高于夏季,但差異不顯著.

3.3 在空間差異上,夏季大黑汀水庫CO2和N2O通量整體上均表現(xiàn)為上游>中游>下游, CH4通量整體上表現(xiàn)為上游<中游<下游;秋季大黑汀水庫CO2、CH4和N2O整體上均表現(xiàn)為上游>中游>下游.

（2）不確定性。企業(yè)財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生是一種概率事件，對于風(fēng)險(xiǎn)是否發(fā)生或是具有的發(fā)生時(shí)間都無法準(zhǔn)確預(yù)計(jì)。并且財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)受企業(yè)內(nèi)部和外部諸多因素的影響，增加了財(cái)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的不確定性。

3.4 大黑汀水庫夏季表層水體CO2及N2O濃度主要受水溫、水深和電導(dǎo)率影響,CH4濃度主要受水深及電導(dǎo)率影響;水庫秋季表層水體CO2溶存濃度主要受水溫、水深和TDS影響,CH4濃度主要受水溫、水深和TDS影響,N2O濃度主要受水深影響.

現(xiàn)階段教育部提出大學(xué)英語教學(xué)向ESP教學(xué)轉(zhuǎn)型，我國高校ESP教學(xué)應(yīng)如何定位？ESP課程和專業(yè)英語教學(xué)課程如何兼容？現(xiàn)行的EGP（English for General Purposes/基礎(chǔ)英語教學(xué)）是否應(yīng)該取消？特別是各類ESP教學(xué)是語言教學(xué)還是專業(yè)知識教學(xué)，或是兩者的結(jié)合？這些問題眾說紛紜，有學(xué)者認(rèn)為我國ESP教學(xué)應(yīng)向ESAP（English for Specific Academic Purposes）發(fā)展，還有學(xué)者認(rèn)為大學(xué)英語應(yīng)直接由ESP教學(xué)代替，主張?jiān)诖髮W(xué)新生入學(xué)開始就進(jìn)行專項(xiàng)ESP英語。課程定位是高校進(jìn)一步開展ESP教學(xué)需首要解決的問題，需要有明晰的認(rèn)識。

歐美政治取向的變化從制度層面上并沒有改變布雷頓森林體系的總體特征，因?yàn)樵?945年之后，布雷頓森林協(xié)議基本上在西方各國的議會得到了通過，因此，以美國為代表的國際金融資本很難在制度上根本改變國際經(jīng)濟(jì)秩序的制度特征。但是，它們還是利用第二次世界大戰(zhàn)初期布雷頓森林體系運(yùn)行中的困難，嘗試著對國際經(jīng)濟(jì)秩序進(jìn)行某些修正，其中最為重要的有兩次:

3.5 和國內(nèi)其他水庫相比,大黑汀水庫水柱具有較高的CO2和CH4溶解濃度,但N2O溶解濃度較低.本研究得到的CH4和N2O排放通量較小,這個結(jié)果不僅受水庫自身排放通量的影響,另外本文采用的擴(kuò)散模型法可能會低估水-氣界面的通量.

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Characteristics of greenhouse gas occurrence and emission in summer and autumn of Daheiting Reservoir.

GONG Wan-qing1,2, WEN Shuai-long1,2, WANG Hong-wei1,2, WU Tao3, LI Xin1,4, ZHONG Ji-cheng1*

(1.State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Nanjing Institute of Geography and Lakes, Chinese Academy of Sciences, Nanjing 210008, China；2.University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China；3.Tianjin Hydraulic Research Institute, Tianjin 300061, China；4.College of Environmental Science and Engineering, Suzhou University of Science and Technology, Suzhou 215009, China). China Environmental Science, 2019,39(11)：4611~4619

Abstract：As a typical entrophic reservoir in North China, the surface water of 27 sites in Daheting Reservoir was sampled and the concentrations of surface dissolved carbon dioxide (CO2), methane (CH4) and nitrous oxide (N2O) were determined by using headspace equilibrium method, to estimate its water-gas interface diffuse flux in the summer and autumn in 2018. Results indicated that the surface of Daheiting Reservoir was mainly a source of CO2, CH4 and N2O. The mean values of CO2 concentration and diffusion flux were (72.75±67.49)μmol/L and (810.62±790.64)μmol/(m2·h) in summer, and were (394.64±104.13)μmol/L and (4822.81±1250.00)μmol/(m2·h) in antumn, respectively. The mean concentration and diffusion flux of CH4 were (0.19±0.12)μmol/L and (3.04±2.10)μmol/(m2·h) in summer, and were (0.41±0.26)μmol/L and (5.16±3.23)μmol/(m2·h) in autumn, respectively. The mean values of N2O concentration and diffusion flux were (0.03±0.01)μmol/L and (0.31±0.10)μmol/(m2·h) in summer, and were (0.03±0.01)μmol/L and (0.25±0.15)μmol/(m2·h) in autumn, respectively. The results of correlation analysis indicated that the concentrations of dissolved CO2 and N2O were mainly correlated with temperature, water depth and conductivity, while CH4 concentration was mainly correlated with water depth and conductivity in summer. Concentrations of dissolved CO2 was mainly correlated with temperature, water depth and TDS, while CH4 concentration was mainly correlated with temperature, water depth and TDS , while N2O concentration was mainly correlated with water depth.

Key words：greenhouse gases；dissolution concentration；flux；influencing factors；Daheiting Reservoir

中圖分類號：X511

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1000-6923(2019)11-4611-09

作者簡介：龔琬晴(1995-),女,中國科學(xué)院南京地理與湖泊研究所碩士研究生,研究方向?yàn)楹次廴拘迯?fù).

收稿日期：2019-04-12

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41371457,41771516);天津市水利科學(xué)院研究院項(xiàng)目(2017SZC-C-89)

* 責(zé)任作者, 副研究員, jczhong@niglas.ac.cn