水库水气界面温室气体通量监测方法综述

水库水体中的有机碳,经过水中微生物代谢分解,生成甲烷、二氧化碳等温室气体,通过扩散、气泡等方式,经由水气界面排向大气.目前国外对水库水气界面的温室气体通量监测已经发展了静态箱法、梯度法、倒置漏斗法、TDLAS法以及涡度相关法等.综述了以上监测方法的原理、应用、优缺点及适用范围,从水体、陆地和气候环境方面分析了影响水气界...     

三峡水库澎溪河流域高阳回水区夏季水体CO2分压日变化特性

水柱中CO2分压(pCO2)的时空分布在一定程度上可反映水中碳的环境地化特征.本研究在夏季分层期间对三峡水库澎溪河(小江)流域高阳回水区段进行了昼夜连续观测发现,恒定的温跃层中pCO2随水深增加而显著增大,表层0.5 m处pCO2均值为152±71μatm,而在水深10.0 m处pCO2均值为4568±1089μatm,同水温、pH及DO存在明显的负相关关系,进一步分析认为水温等将影响微生物、浮游植物的代谢过程及水气界面对流传输,进而对pCO2分布产生影响.对水气界面CO2扩散通量的估算结果表明,夏季分层期间高阳水域总体上表现为CO2的汇,其对大气CO2的吸收量最大值于15:00左右,达到-0.33 mmol/(m2.h);最弱在次日凌晨3:00左右,吸收量仅为-0.17 mmol/(m2.h).     

三峡澎溪河水-气界面温室气体模型估算及其敏感性分析

模型估算法是水-气界面温室气体通量监测的主要方法,所得成果也不胜枚举.然而监测过程中诸多环境因素会对最终结果产生不确定的影响.结合三峡库区澎溪河背景条件,利用模型估算法进行水-气界面温室气体通量(以CO_2为例)估算,并且采用修正Morris筛选法尝试分析模型估算法中各个参数对温室气体扩散通量(以CO_2为例)的局部敏感性.研究结果表明:利用模型估算法计算三峡澎溪河流域水-气界面温室气体通量具有较高的可行性和可靠性;风速、水温以及pH值会对监测结果产生影响,且风速越强、水温越高、pH值越小,CO_2扩散通量就越大;pH值是高灵敏参数,风速和水温是灵敏参数.在三峡库区澎溪河监测过程中更应注意pH值的精确性,每次采样前需校正仪器.     

水库温室气体净通量评估模型(G-res Tool)及在长江上游典型水库初步应用

目前准确量化温室气体排放量已成为气候变化研究和政策制定的关键.在IPCC水库温室气体净通量的概念性框架下,国际水电协会汇总分析了全球223座水库的CO₂和CH₄研究成果,构建了G-res Tool,其可以用于评估已建或待建水库在长时间尺度下的温室气体净通量.本文介绍了G-res Tool模型的基本原理与模型框架,利用模型内置数据库中所涉及的中国长江上游12座典型水库数据进行初步应用分析,12座水库温室气体净通量平均值为88.17 g CO₂e/（m²·a）,在全球约7000座水库中所处水平为11.67%,处于低阈值范围.在水库温室气体净通量分析结果中,其他非相关人类活动产生的水库温室气体通量（UAS）在蓄水后总通量（Post）中所占比重远高于蓄水前温室气体通量（Pre）.长江上游水库蓄水后的CH₄和CO₂通量对于温室效应的贡献量相当.通过将G-res Tool模型蓄水后的温室气体通量评估结果和所涉及到的12座水库中已发表的数据对比分析发现,G-res Tool具有简便、适用面广等特点.但G-res Tool毕竟仍为经验性模型,其基本原理和模块设计上的内在缺陷在很大程度上限制了其应用范围并造成了一定的不确定性.对个案水库而言,长期跟踪观测与机理研究仍是未来减少水库温室气体净通量不确定性的关键.     

洪水影响的综述

洪水影响涉及到自然和社会系统的诸多方面.本文将洪水影响纳入洪水环境系统进行统一考虑,综述了洪水对自然生态、社会经济及国家政策的可能影响,提出了对特定洪水事件应通过多学科的合作,探求技术、经济和环境综合效应,为洪水灾害的防治提供科学依据.     

葛洲坝下游中华鲟产卵河段的流场计算与分析

由于葛洲坝工程的修建,中华鲟的洄游路线被阻断了,使中华鲟产卵场由过去的屏山至木洞800 km江段压缩至现在的葛洲坝下游不足5 km江段。中华鲟也由水产资源演变成一级保护动物。运用水动力学的N-S方程和k-ε紊流数值模型,结合计算水气两相流的方法VOF(volume of fluid),采用控制体积法离散计算区域,对葛洲坝下游中华鲟产卵河段的流场进行了计算。并结合中华鲟的生态特性,分析其产卵繁殖对流场特性的要求,以期在三峡水库下游河道整治中注意保护其产卵场地。     

三峡水库CO2、CH4通量监测分析研究

自成库以来,三峡水库CO₂、CH₄等温室气体通量较蓄水前发生明显改变。如何科学认识和客观评估三峡水库修建及运行对其CO₂、CH₄等温室气体通量的影响备受关注。本文简要回顾了自2009年以来在三峡水库开展CO₂、CH₄等温室气体通量监测与分析工作,综述认为,现阶段三峡水库温室气体排放以水-气界面扩散释放为主要途径。陆源输入的有机碳是主导三峡水库CO₂、CH₄产生的主要碳源,但在局部区段或时段自源性有机碳的贡献亦十分显著。同蓄水前相比,三峡水库碳排放量呈现为净增加,淹没效应约占水库C净增量的20%,库区内点面源污染负荷并未对CO₂排放的净增量产生显著贡献,阻隔效应和生态系统重建效应对三峡水库碳排放的净增量产生显著贡献。近10年来,监测方法比对、监测点位优化等工作在一定程度上完善了三峡水库温室气体通量监测体系。新方法、新技术的引入也为三峡水库温室气体通量监测分析提供了有利支撑和保障,但复杂水文环境...     

三峡不同蓄水阶段澎溪河CO2通量的初步研究

为掌握不同蓄水阶段温室气体通量强度,揭示水生生态系统在水库蓄水后的重建过程,选择2004年(蓄水后第1年)、2008年(蓄水后第5年)为典型年,结合同期主要环境参量,比较研究了三峡典型支流澎溪河回水区水柱表层CO₂分压p(CO₂)及其扩散通量F_CO2特征。研究发现,2004年澎溪河双江大桥处水柱表层p(CO₂)、F_CO2年均值分别为(101.9±7.5)Pa、(13.99±1.58)mmol/(m²·d),2008年相应为(129.1±16.4)Pa、(19.92±3.55)mmol/(m²·d)。水位上升淹没土地带来更多有机质降解,可能引起了p(CO₂)和F_CO2的总体升高;蓄水过程水域生态系统逐渐完善,浮游植物生长对p(CO₂)和F_CO2的影响逐渐显现。     

三峡水库澎溪河春季水华期p(CO2)及影响因素分析

在三峡水库澎溪河回水区春季水华连续暴发期间(2010年4月10日至5月25日),对渠马至河口总计5个采样断面进行监测。结果表明水华期间水体叶绿素a(Chla),溶解氧(DO)及CO₂分压(p(CO₂))分层现象明显,表层水体受浮游植物光合作用的影响p(CO₂)较低,并且日照充足时,水体为CO₂的汇。研究期间表层水体p(CO₂)最小值出现在4月25日双江断面,为4.3Pa,吸收通量为-0.28 mmol/(m2·h)。p(CO₂)随水深迅速增加,并在10～15m趋于稳定。偏最小二乘回归分析(PLS)表明澎溪河水华期间,浮游植物的生长代谢是控制p(CO₂)的关键因素,水温与p(CO₂)负相关,但并不构成对p(CO₂)的绝对影响。通过引用Ep(CO₂)/ADO参数,观测到了澎溪河水体水华暴发的3个阶段,期间澎溪河表层水体经历了从碳汇到碳源最后又回到碳汇的过程。     

水-气界面CO_2通量监测的静态箱法与薄边界层模型估算法比较

模型估算法与静态箱法是水-气界面气体通量监测的主要方法,因原理不同监测结果通常存在一定差异.目前对引起上述差异的主要环境因素仍不清晰.本研究使用自行设计的静态箱对三峡支流澎溪河水-气界面CO2通量进行监测,并与同步开展的CO2通量薄边界层模型估算法结果相比较,探讨该水域引起这两种监测方法结果产生差异的主要环境因素.结果表明,瞬时风速、水汽温差及水深均会对静态箱法及模型估算法的监测结果产生影响.风速越强、水汽温差越大、水深越大,这两种方法监测结果的差异就越小;而水域面积对两种方法的差异没有影响.比较发现,两种方法所获通量数据呈显著正相关,但静态箱法所获通量数据离散性显著高于薄边界层模型估算法.从方法的稳定性角度,在峡谷河道型水库水体温室气体监测中薄边界层模型估算法可能更为适宜.