巢湖水-气界面N2O通量排放特征及影响因素

湖泊是温室气体氧化亚氮(N₂O)的潜在排放源,但由于自然环境以及人类活动的差异,其N₂O排放规律也存在特殊性和地域性。为探究巢湖N₂O排放通量的时空特征,利用静态暗箱-气相色谱法于2018年3月至2019年12月对巢湖不同区域(东、中、西)N₂O的排放进行观测。结果表明,巢湖水体N₂O年均排放通量为(25.14±55.01)μg/(m²·h),表现为N₂O的“源”,且具有较为明显的时空分布规律。在时间分布上,季节变化趋势呈现“M”形模式,7月出现最小值且表现为N₂O的“汇”((-12.97±16.32)μg/(m²·h)),在6月和8月为峰值,全年最大值出现在8月((68.25±78.05)μg/(m²·h)),极值均出现在夏季。在空间分布上,东、中、西3个湖区N₂O排放通量差异显著(P=0.03),N₂O排放通量最大值((4...     

岩溶湿地表层水体CO2分压时空分布特征及其扩散通量

为揭示岩溶湿地表层水体二氧化碳分压(pCO₂)的时空分布规律及其扩散通量,以我国最大的岩溶湿地贵州威宁草海为研究对象,分别于2019年7月(丰水期)和12月(枯水期)通过网格布点法,系统采集草海表层湿地水体,测定水样理化指标和离子组成,利用PHREEQCI软件计算水体pCO₂,并基于Cole提出的气体扩散模型估算水-气界面二氧化碳(CO₂)的扩散通量.结果表明:草海湿地表层水体丰水期pCO₂的变化范围为0.44~645.65μatm,平均值为(55.94±124.73)μatm;枯水期变化范围为35.48~707.95μatm,平均值为(310.46±173.54)μatm;丰水期水体整体pCO₂低于枯水期,空间上两期水体均呈现东部区域及河流入湖口处pCO₂较高,而中西部区域pCO₂欠饱和的特征.水-气界面CO₂的扩散通量在丰水期变化范围为-43.27~27.16 mmol/(m²·d),平均值(-34.49±12.93)mmol/(m²·d),枯水期变化范围为-33.36~28.15 mmol/(m²·d),平均值(-8.02±15.85)mmol/(m²·d),与其他岩溶湖库相比,水生植物丰富的草海在两个极端水文期CO₂扩散通量相对较低,总体表现为大气CO₂的汇.     

江汉平原长湖浮游植物初级生产力的季节性变化及其驱动因子

为探究长江中下游富营养化浅水湖泊的浮游植物初级生产力季节性演替特征及其驱动因子,本研究于2020年4月(春)、8月(夏)、10月(秋)及2021年1月(冬)对湖北长湖浮游植物进行采样调查,同时运用黑白瓶测氧法及VGPM模型估算法分别估算了其浮游植物生产力水平,并探究驱动初级生产力季节性变化的主要环境因子。结果显示,4个季节共鉴定出浮游植物194种,其中绿藻门(95种,49%)和硅藻门(40种,21%)居绝对优势地位;黑白瓶法测得浮游植物水柱总生产力(P_t)季节变化为:夏季((1841.24±345.93) mg C/(m²·d))>秋季((1324.14±208.34) mg C/(m²·d))>春季((847.50±247.72) mg C/(m²·d))>冬季((711.43±133.52) mg C/(m²·d)),其中M2站位在夏季采样时(2424.66 mg C/(m²·d))水柱总生产力最高;在垂直空间上,浮游植物总生产力(G...     

大型水库分层期和混合期溶存温室气体空间变化及排放通量

水库作为温室气体的重要来源,对区域气候变化有不可忽略的影响。然而,目前对水库溶存温室气体的空间异质性及垂向特征的认知仍然欠缺。为了揭示水库分层期和混合期溶存温室气体空间特征及排放通量,也为厘清水库温室气体产生和排放的关键过程提供重要支撑。研究选择东北地区大型水库——汤河水库为对象,于2021年7—9月和10月(分别代表水库分层期和混合期)对水库不同位置(坝前、库中和库尾)开展溶存温室气体垂向分层监测。研究结果显示,水库CH₄排放通量变化范围为0.018～0.174 mmol/(m²·d),是大气CH₄的源,空间分布为库尾>库中>坝前;CO₂通量为-4.91～58.77 mmol/(m²·d),除分层期东支库尾,其余点位均表现为大气CO₂的源,空间分布为坝前>库中>库尾。时间上,分层期CH₄排放通量(0.071±0.044 mmol/(m²·d))高于混合期((0.027±0.008) mm...     

水力调控对湖泊甲烷扩散通量的影响

外源引水等水力调控措施常用于湖泊水环境综合整治中,作为人类施加到湖泊显著的外界活动,其对湖泊甲烷(CH4)扩散通量的影响鲜有报道.贡湖湾作为"引江济太"工程长江来水进入太湖的第一站,其CH4通量变化是对水力调控的最好响应.基于2011年11月至2013年8月逐月的野外观测表明,贡湖湾平均CH4扩散排放量为0.073 mmol/(m2·d),显著高于参考水域(湖心区) CH4排放量(均值:0.017 mmol/(m2·d)).贡湖湾不同站点间CH4通量也表现出显著差异,但湖心区域无此现象.贡湖湾和湖心2个区域的CH4扩散通量均有明显的时间变化,且与水温呈显著正相关.但因受到外源来水的影响,贡湖湾CH4通量时间变化的温度依赖性相对较低.总体上外源引水显著提高了湖体CH4排放量,考虑到湖泊CH4通量受内部因子和外部因子的综合协调影响,其潜在的控制机制还需要进一步探讨.     

城市景观湖泊不同时间尺度CH4通量特征及影响因素分析——以南京市莫愁湖为例

城市景观湖泊对温室气体的收支发挥着重要作用。本文以南京市莫愁湖为研究对象,采用静态箱—温室气体分析仪法实时监测湖泊水—气界面CH₄通量,分析湖泊主要温室气体CH₄在日尺度和季节尺度上因冒泡和扩散排放方式不同对其通量的影响,探究影响湖泊CH₄通量的因素。结果表明:(1)在日尺度上,四季24 h内CH₄均呈排放状态,受白天冒泡影响,四季CH₄总通量均存在白天高于夜间的日变化特征。(2)在季节尺度上,莫愁湖CH₄排放通量呈现显著的时空异质性,受冒泡通量的影响夏季CH₄通量明显高于春、秋、冬三季;B区的CH₄总通量(6.04 nmol/(m²·s))显著高于A区(3.82 nmol/(m²·s)),水体的营养化程度和离岸距离是空间变化的主要影响因素。A、B两区CH₄排放夏季以冒泡排放为主,春、秋、冬以扩散排放为主。(3)在日尺度上,CH₄     

2001～2018年瓦里全球本底站氧化亚氮浓度变化特征

对中国瓦里关站(WLG)(36°17’N, 100°54’E, 3816m asl)2001～2018年空气样品中大气N₂O摩尔分数进行了分析,得到逐年年均值、增长率和季变化特征.瓦里关站的N₂O浓度呈长期持续增长趋势,季节变化特征明显, 18年的平均年增量为(0.9±0.01)ppb a^-1(1σ)(1ppb=10^-9),接近全球平均值.平均季节变化的低值出现在6月,浓度为-(0.25±0.04)(1σ) ppb,高值出现在9月,浓度(0.13±0.07)(1σ) ppb,季节振幅为0.38ppb.季节变化主要受地面排放源、边界层高度和对-平流层传输(STE)等影响.多年增长率变化一定程度受热带平流层的准两年波动(QBO)影响.不同季节的后向轨迹聚类分析显示, N₂O主要来自中亚干旱和半干旱低排放地区的气团输送,表明瓦里关的大气N₂O浓度一定程度代表了亚洲内陆地区的背景水平.     

不同水文情景下洪泽湖二氧化碳排放通量特征及影响因素

内陆水域二氧化碳(CO₂)排放是全球碳平衡的重要组成部分,全球CO₂排放通量估算通常有很大不确定性,一方面源于CO₂排放数据观测的时空离散性,另一方面也是缺少水文情景与CO₂排放通量关联性的研究.本文观测了2018年洪泽湖不同水文情景表层水体CO₂排放通量特征,并探讨其影响因素.结果表明,洪泽湖CO₂排放通量为丰水期((106.9±73.4) mmol/(m²·d))>枯水期((18.7±13.6) mmol/(m²·d))>平水期((5.2±15.5) mmol/(m²·d)),且碳通量由丰(310.2~32.0 mmol/(m²·d))、枯(50.8~2.2 mmol/(m²·d))、平(-17.3~39.8 mmol/(m²·d))3种水文情景的交替表现出湖泊碳源到弱碳汇的转变,空间上CO₂排放通量总体呈现北部成子湖区低、南部过水湖区高的分布趋势.洪泽湖CO₂排放对水文情景响应敏感,特别是上游淮河流域来水量的改变,是主导该湖CO₂排放时空分异的重要因子.丰水期湖泊接纳了淮河更多有机和无机碳的输入,外源碳基质的降解和矿化显著促进了水体CO₂的生产与排放,同时氮、磷等营养物质的大量输入,加剧了水体营养化程度,进一步提高CO₂排放量,间接反映出人类活动对洪泽湖CO₂变化的深刻影响.平、枯水期随着上游淮河来水量的减少,驱动水体CO₂排放的因素逐渐由外源输入转变为水体有机质的呼吸降解.此外,上游河口区DOM中陆源类腐殖质的累积与矿化能够促进CO₂的排放,而内源有机质组分似乎并没有直接参与CO₂的排放过程.研究结果揭示了水文情景交替对湖库CO₂排放的重要影响,同时有必要进行高频观测以进一步明晰湖泊的碳通量变化及其控制因素.     

青藏高原色林错流域区冰川消融对湖泊水量变化的影响

青藏高原大部分湖泊近年来持续扩张,湖泊水位和水量明显增加.冰川消融是流域水量平衡和水循环的重要影响因素,直接导致湖泊水量变化.由于缺乏大范围的冰川质量平衡观测结果,青藏高原冰川消融对湖泊水量变化的影响仍存在较大争议.本文选择青藏高原内流区的色林错流域区(水系编号5Z2)作为研究对象,利用SRTM DEM和TanDEM-X双站InSAR数据,精确估算该流域三个主要冰川区(普若岗日、格拉丹东和西念青唐古拉)2000—2012年的冰川质量平衡,依次为:-0.020±0.030、-0.128±0.049、-0.143±0.032m·w.e.·a^-1.并据此采用面积加权法准确推估出5Z2流域的冰川质量变化为:-0.166±0.021Gt·a^-1.综合ICESat和Cryosat-2卫星测高数据,计算该流域2003—2012年湖泊水量变化速率(3.006±0.202Gt·a^-1),并定量评估冰川质量变化对5Z2流域湖泊水量增加的贡献为:5.52%±1.07%,因此在青藏高原色林错流域区,冰川消融不是导致21世纪初期湖泊水位上升的主要因素.     

太湖沉积物-水界面生源要素迁移机制及定量化——1.铵态氮释放速率的空间差异及源-汇通量

采集柱状芯样,室内静态模拟不同温度下太湖沉积物铵态氮释放.结果表明,经面积加权,5℃、15℃和25℃下氮的交换速率分别为-16.0±17.6mg/穴m2·d雪、12.6±6.9mg/穴m2·d雪和34.1±20.8mg/穴m2·d雪,不同湖区其释放速率差异极大.受外源污染影响较大的水域,氮释放量随温度的升高而增加;受死亡残体沉降和分解影响明显的草藻型湖区,氮的年释放通量较大.全太湖沉积物-水界面NH4 -N的年净通量为9960.3±4960.0t,其中成汇的通量值约为-911±637.9t/a,大部分泥区在一年中至少经过了一次的源-汇转换过程.     

三峡水库澎溪河消落区土-气界面CO2和CH4通量初探

水库近岸湿地(消落区)温室气体(CO₂、CH₄)产汇是水库温室气体效应问题的重要组成部分.本文以三峡水库支流澎溪河的白家溪、养鹿两处大面积消落区为研究对象,于2010年6 9月水库低水位运行期间,对近岸消落区土-气界面CO₂、CH₄通量进行监测.白家溪消落区土-气界面CO₂通量均值为12.38±2.42 mmol/(m²·h);CH₄通量均值为0.0112±0.0064 mmol/(m²·h).养鹿消落区CO₂、CH₄通量均值分别为10.54±5.17、0.14±0.16 mmol/(m²·h).总体上,6 9月土-气界面CO₂通量呈增加趋势,而CH₄通量水平呈现显著的递减趋势.消落区土地出露后植被恢复,在一定程度上促进了土壤有机质含量的增加,使得6 9月CO₂释放通量的总体趋势有所增加.消落区退耕后,其甲烷氧化菌的活性得到恢复,加之在土地出露曝晒过程中土壤透气性增强,使得消落区土壤对大气中CH₄吸收氧化潜势增强.尽管如此,仍需进一步的研究以明晰消落区土-气界面CO₂、CH₄产汇的主要影响因素.     

湖、库水体N2O排放研究进展

湖、库水体是重要的N₂O排放源,在全球氮素循环及全球气候变化中具有重要作用.本文综述了目前有关湖、库水体N₂O排放研究进展,重点介绍湖、库水体N₂O产生和排放的过程、不同时空尺度的排放特征、N₂O排放的影响因子框架及监测方法.湖、库水体N₂O不仅源于内部微生物硝化作用、反硝化作用、硝化-反硝化耦合作用、脱氮作用以及极少数底栖无脊椎动物代谢过程,同时流域上游河流汇入、地表径流输入、污水排放以及地下水排泄等构成湖、库水体N₂O的重要外源,但目前对内源/外源的相对贡献的定量化研究不足;湖、库水体N₂O排放方式包括扩散、植物传输及少量气泡排放,对水库而言,大坝下游水电涡轮机形成的脱气作用可能是N₂O排放的潜在途径.对文献综合分析表明,湖、库水体N₂O排放通常呈现明显的季节变化（夏季>冬季）和日变化,同时在全球（一般低纬度>高纬度）、区域及水体内部等不同尺度上表现出显著的空间变异性;这种时空变异特征主要受到湖、库自身理化因子（温度、营养盐、溶解氧、C/N、水文）、生物因子（水生植物、藻华）以及陆域人类活动（污水排放、农业活动以及城市化等）的影响;湖、库N₂O排放不同监测方法的差异也是潜在的影响因素,传统的漂浮箱法和薄边界层法均可能低估水体N₂O排放通量,未来需将传统的监测方法与新型的涡度相关法相结合,减小监测方法的不确定性.结合当前湖、库水体N₂O排放的研究不足,建议未来可以从湖、库N₂O产生的微生物机制,区域尺度上人类活动与湖、库群N₂O排放的耦合关系,水陆交错带的产、排过程,变化环境下的湖、库N₂O排放以及监测方法等方面深入研究.     

典型农业流域不同类型池塘水体CO2排放特征

内陆水体是大气CO₂收支估算的重要组成部分。农业流域分布着大量池塘景观水体,且具备蓄洪抗旱、消纳污染、水产养殖等多种功能。但是,农业流域不同功能的小型池塘CO₂排放特征尚不清楚。本研究以极具农业流域代表性的烔炀河流域为研究对象,选取流域中用于水产养殖(养殖塘)、生活污水承纳(村塘)、农业灌溉(农塘)、蓄水(水塘)的4个功能不同的景观池塘,基于为期1年的野外实地观测,以明确农业流域小型池塘CO₂排放特征。结果表明,不同功能池塘水体CO₂排放差异显著,受养殖活动、生活污水输入和农田灌溉等人类活动影响,养殖塘((80.37±100.39) mmol/(m²·d))、村塘((48.69±65.89) mmol/(m²·d))和农塘((13.50±15.81) mmol/(m²·d))是大气CO₂的热点排放源,其CO₂排放通量分别是自然蓄水塘((4.52±23.26) mmol/(m²·d))的18、11和3倍。统计分析也表明,该流域池塘CO₂排放变化总体上受溶解氧、营养盐等因素驱动。4个不同景观池塘CO₂排放通量全年均值为(37.31±67.47) mmol/(m²·d),是不容忽视的CO₂排放源,其中养殖塘和村塘具有较高的CO₂排放潜力,在未来研究中需要重点关注。     

滇池东北岸生态修复区的环境效应——Ⅱ.污染净化效应

研究了滇池东北沿岸带生态修复区去除水体中污染物和营养盐的能力．对修复区在重富营养水体迎风岸、无陆源污染情况下通过收获水生植物和促进悬浮物沉降方式去除的湖泊内源污染物质进行了定量的监测分析．结果显示,修复区对外来的悬浮物质具有强大的凝集、固定作用,植被区内每平方米湖面平均年沉积量达118．9 kg(干重),其中的氮、磷、有机碳含量分别达120 g／(m2·a)、70 g／(m2·a)、1080 g／(m2·a):修复区内的底质环境得到明显改善,表层沉积物中氮和有机碳含量比原初提高了4倍以上;修复区内水生植被具有极高的生产能力,仅2002年修复区就收割打捞水生植物113t(干重),由此去除氮、磷分别为30．0 g／(m2·a)和4．8 g／(m2·a).因此,沿岸带生态修复完全可以作为湖泊内源污染净化的一项工程措施在滇池东北沿岸或类似重污染水体推广应用．     

Benthic macroinvertebrate communities of three tropical,warm monomictic Mexican lakes

Most studies of benthic macroinvertebrate communities are from shallow lakes or restricted to the littoral zone of deep, temperate lakes, with just a few dealing with the deep benthos. Furthermore, the deep benthic macroinvertebrate communities of tropical lakes are almost unknown. The present work describes the benthic macroinvertebrate communities of three tropical, warm monomictic lakes in “Lagunas de Montebello” National Park, Mexico, by describing the differences along the bathymetric profile, from the littoral down to the profound benthos. We studied the benthic macroinvertebrate communities in the two contrasting hydrodynamic periods of the warm monomictic lakes: a) stratification, when the hypolimnion becomes anoxic, and b) mixing, when the water column becomes oxygenated. We expected: 1) a reduction in the benthic macroinvertebrate taxonomic richness, density, and biomass from the littoral to the deep zone, 2) an impoverished benthic macroinvertebrate community while stratified (anoxia) compared to mixing (oxygenated), and 3) depletion in the taxonomic richness, density, and biomass of the profundal benthic macroinvertebrates in the tropical compared to temperate lakes. We found: 1) a decreasing trend in taxonomic richness (6 ± 2–3 ± 1 taxa), density (1868.7 ± 1069.7–349.1 ± 601.8 in. m⁻²) and biomass (277.8 ± 188.9–85.1 ± 95.6 mg C m⁻²) from the littoral to the deep zone; chironomids dominated the littoral zone, while oligochaetes dominated the deep zone. 2) Lower density and biomass but not taxonomic richness while stratified (4 ± 3 taxa; 586.2 ± 527.6 in. m⁻²; 81.6 ± 164.3 mg C m⁻²) compared to mixing (4 ± 3 taxa; 877.5 ± 1051.4 in. m⁻²; 190.1 ± 131.1 mg C m⁻²). 3) lower taxonomic richness and density but not biomass in tropical Montebello oligotrophic lakes (3 ± 3 taxa; 349.1 ± 601.8 in. m⁻²; 85.1 ± 195.6 mg C m⁻²) compared to temperate analogous (2–48 taxa; 492−83,189 8 in. m⁻²; 0.13−201.5 mg m⁻²). We conclude the early onset and long-lasting hypolimnetic anoxia restrict the benthic macroinvertebrate community radiation and diversification in tropical, oligotrophic, warm monomictic lakes.     

三峡水库典型支流库湾沉积物CH4产生和氧化规律

以三峡水库香溪河库湾为研究对象,采用原位加密采样(2021年5月)和室内培养方法,结合沉积物特性与水环境因子分析,探讨了香溪河库湾沉积物甲烷(CH₄)释放潜力、沉积物-水界面CH₄产生和氧化通量空间分布规律及其影响因素。结果表明:三峡水库泄水期间,香溪河库湾沉积物CH₄释放潜力的变化范围是6.35-2029.37 mg/(kg·d),沉积物-水界面CH₄产生通量和氧化通量的变化范围分别为0.04～0.73、0.03～0.62 mmol/(m²·d);空间上,沉积物CH₄释放潜力、沉积物-水界面CH₄产生及氧化通量在香溪河库湾和各典型横切面(XX02、XX05和XX06)间表现出空间差异性,主要受水深、TOC和温度的影响。垂向上,CH₄产生速率随沉积物深度的增加而减小,表层20 cm沉积物CH₄释放潜力占整柱沉积物的70%,可以用于估算库湾沉积物CH₄释放潜力。此外,沉积...