夏季长江口潮间带CH4、CO2和N2O通量特征

使用原位静态箱现场采样,对夏季(7月和8月)长江口崇明东滩湿地3种主要温室气体CO2、CH4和N2O的界面通量进行了同步观测.结果表明,夏季低潮滩是大气CH4的排放源(40.2 μg/(m2·h)),CO2和N2O的吸收汇(通量值分别为-86.3 mg/(m2·h),-27.6 μg/(m2·h)).7月和8月中潮滩是3种温室气体的排放源,CH4日平均排放速率达到6.56 mg/(m2·h),CO2为301 mg/(m2·h),N2O为69.9 μg/(m2·h).温度(气温和不同深度地温)、沉积物有机碳含量以及潮滩植被海三棱藨草和沉积物表层藻类的光合和呼吸是决定CH4、CO2、N2O产生、排放和吸收的主要因素.相关分析表明中潮滩气体排放通量与温度(气温和不同深度地温)呈显著正相关关系,但在低潮滩气体通量与温度的相关关系不明显.     

三峡水库泄水-蓄水过程香溪河库湾水流振荡特性

深入认识水库的水动力过程一直是研究和解决其水环境问题的基础。通过对三峡水库香溪河库湾2019年泄水期(5月)和蓄水期(9月)高频、连续的水位和流速剖面监测数据进行分析,获得了该支流库湾振荡的物理特性。研究发现：(1)高频的库湾振荡在垂向上表现为正压波,在水平模态上表现为最基本的Helmholtz模式(n=0),该振荡是香溪河库湾显著存在的重要水动力过程之一;(2)库湾振荡的周期约2 h,在库湾上游其振荡流速可达±0.05～0.1 m/s,水位波动振幅可达0.2 m;(3)支流库湾振荡由库区干流重力波驱动,重力波产生于大坝下泄流量的日调节过程。本研究不仅加深了对水库及其支流水动力过程的认识,同时也进一步揭示了香溪河库湾水动力过程对三峡水库日调度的响应机制,为后续水库生态调度研究及其应用提供了新的视角。     

农业温室气体清单方法研究最新进展

为了履行气候变化框架公约的义务,缔约国要按时编制并提交国家温室气体清单。文章主要介绍温室气体清单指南中土壤CO2的排放和清除,稻田甲烷的排放,农业土壤中氧化亚氮的直接排放和间接排放等方面温室气体估算方法的研究进展。《2006年IPCC指南》中强调国家清单只报告管理土地CO2的排放和清除;采用六类土地利用类型体制,即：林地、农地、草地、湿地、居住地和其它地;提供了多层次的估算方法;稻田甲烷的季节排放因子变为日排放因子;农业土壤氧化亚氮的排放因子进一步修正;生物氮的固定不再作为氧化亚氮直接排放的排放源。清单方法改进的同时,我国编制农业温室气体清单面临巨大困难与挑战。     

长白山火山区温泉温室气体排放通量研究

温泉是深部岩浆活动在地表的直接表现,并且向大气圈排放大量的温室气体.然而,国内尚无火山区温泉排放的温室气体通量研究报道.我国长白山火山区水热活动强烈,主要有湖滨温泉带、聚龙温泉群、锦江温泉以及火山口外围的十八道沟温泉.本文利用数字皂膜流量计测量温泉气体排放通量,并结合前人对长白山火山区温泉气体成分的研究成果,估算了研究区温泉所排放的温室气体通量.结果表明,长白山火山区温泉排放的CO2通量为6.9×104t·a-1,CH4排放通量为428.44t·a-1,与意大利Pantelleria Island火山区温泉排放的温室气体通量规模相当.本文的测试结果表明:数字皂膜流量计在火山区温室气体排放通量估算研究中的应用是可行的.     

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...     

非火山地热区玛旁雍热田土壤CO_2脱气研究

地热活动是地球脱气的重要形式之一,其过程常伴随大量温室气体排放。选取非火山地热区西藏玛旁雍热田作为研究对象,基于菲克扩散定律对地热田区土壤CO_2脱气量进行评估。结果表明:该区一般土壤CO_2脱气通量为0.167~0.771 kg/(m2·a),含喷气孔区域土壤CO_2脱气通量为2.054~7.877 kg/(m2·a),含喷气孔地区的土壤CO_2脱气通量是一般土壤脱气量的18.9倍;与全球火山区土壤脱气量(0.001~2.25 Mt/(m2·a))相比,其值显著偏低;但比青藏高原高寒草原生态系统土壤的CO_2排放量(187.46 g/(m2·a))大。结合区域地质背景推测地热系统中的CO_2含量主要来源于岩浆脱气和热液同长石等围岩矿物的蚀变反应。区内土壤CO_2的低脱气通量受透水性较差的碎屑岩沉积盖层约束。     

黄海秋季典型站位沉降颗粒物的垂直通量

2002年9月,在海州湾外侧(E1站)、黄海冷水团(E2站)和黄、东海毗邻水域(E3站)分别放置沉积物捕获器采集沉降颗粒物,研究其垂直通量.结果显示,E1、E2和E3站底层颗粒物沉降通量分别为215.44 g/(m2·d)、165.51 g/(m2·d)、873.91 g/(m2·d),POC沉降通量分别为3.15 g/(m2·d)、2.22 g/(m2·d)、10.49 g/(m2·d).生源颗粒物是E1站位次表层POC的主要来源.E3站水体底层的大量悬浮颗粒物主要来自沉积物的再悬浮,再悬浮强烈程度及影响深度均高于E1站.通过模型计算出E2站底层颗粒物再悬浮比率平均(±SD)为95.65(±2.14)%,底表沉积物再悬浮通量占总再悬浮通量的百分比(X值)为89.53%,显示秋季底部平流对黄海冷水团区再悬浮通量影响不大,但这种影响在夏季相对较强.E2站POC净沉降通量为192 mg/(m2·d),生源颗粒物是此站位POC通量的主要贡献者.由于温跃层的长期存在,营养盐贫乏,生物生长受到抑制,导致黄海冷水团区秋季POC通量小于夏季.     

水利工程对岩溶水体碳循环的影响

为认识水利工程建设对岩溶库区温室气体排放的影响,本文对岩溶区水利工程破坏岩溶水体DIC的稳定性、增加温室气体排放以及水利工程建设所带来的水体富营养化问题进行了初步总结。结果表明,水利工程不仅打破了岩溶水体DIC的自身稳定性,加速水体无机CO2逸出过程,导致CaCO3发生沉淀,而且还通过改变岩溶水动力条件、加速温室气体排放等途径来提高岩溶水体的碳储存、转移、形成与分解过程。与此同时作者还建议:(1)尽快开展岩溶水体温室气体排放的定性分析与定量计算工作,并与不同排放源的温室气体释放效应进行对比;(2)温室气体排放的估算须建立在岩溶碳循环研究基础上,从时间和空间尺度上分析影响岩溶水体温室气体排放过程的关键因素,并把岩溶水体温室气体排放纳入整个岩溶生态系统的生命周期中进行考虑。      

雅克拉凝析油气田油水界面甲烷天然释放及其源示踪

为评价油气田天然释放CH₄对大气CH₄源与汇的贡献, 采用静态箱法实地监测了新疆塔里木盆地雅克拉凝析油气田油水界面处甲烷的释放通量, 并采用在线大气甲烷碳同位素制样系统与稳定同位素质谱仪联机测试了通量箱甲烷碳同位素组成.结果表明, 由于油水界面边水活跃程度不同, 甲烷通量在空间变化很大, 最高的日释放通量达2.28 mg/m2·d, 最低-1.32 mg/m2·d, 日平均释放通量0.51 mg/m2·d, 标准偏差达1.23 mg/m2·d.油水界面处甲烷通量日变化规律基本相同, 凌晨至清晨时达到相对高点, 随后逐渐降低, 下午至傍晚时段为释放低值甚至负值, 夜晚时分又逐渐增加.通量箱中甲烷δ13C组成白天随甲烷浓度的线性降低而逐渐偏重, 夜晚δ13C随着甲烷浓度的线性增加而逐渐偏重.可见, 油水界面边水活跃, 其上方的土壤形成相对氧化的环境, 油气藏甲烷及烃类在向地表运移的过程中不断被土壤吸收氧化, 仅有少量运移至地表并逸散到大气中, 局部甚至均被吸收氧化, 而成为大气甲烷的汇.      

祁连山亚高山灌丛林土壤呼吸速率的时空变化及其影响分析

采用美国Li-COR公司生产的LI-6400-09土壤呼吸室和LI-6400便携式光合作用测量系统,在2004年生长季节对祁连山亚高山灌丛林土壤呼吸速率进行了连续观测.结果表明:在整个生长季祁连山亚高山灌丛林土壤呼吸速率的空间变化为随着海拔梯度的增加,土壤呼吸速率逐渐减小,其变异系数逐渐增加;生长季节土壤呼吸速率晚间维持在较低水平,2:00-6:00最低,在7:00-8:30开始升高,11:00～6:00达到最大值,16:00～8:30开始下降,整个过程呈单峰曲线.土壤呼吸速率的日平均值介于(0.79±0.60)μmol·m^-2·s^-12.49±0.97μmol·m^-2·s^-1.土壤呼吸速率7⁸月份达到最大值(5.861μmol·m^-2·s^-1),5月与9月份次之,4月与10月份基本一致,整个生长过程总的变化趋势呈单峰曲线形式.亚高山灌丛林土壤呼吸的空间变异主要受温度、水分和植物根系的综合影响.     

冬春季青藏高原北麓河多年冻土活动层中气体CO2浓度分布特征

2005年1~5月在青藏高原北麓河附近的高寒干草原、高寒草甸和高寒草原3种典型草地上进行了不同深度土壤气体采样和CO₂浓度分析.结果表明:土壤剖面的土壤气体CO₂浓度呈现出上低下高的分布特征.在动态变化上,土壤中CO₂浓度在多年冻土活动层春季升温过程中出现一个峰值,经过短暂的降低后随夏季融化过程开始而升高.土壤剖面CO₂浓度与土壤有机碳、重组有机碳、轻组有机碳、水溶性有机碳、植物残体有机碳、微生物碳贮量和土壤温度呈明显的相关关系,在100 cm以上深度与土壤水分呈负相关关系.在整个观测期间,高寒干草原、高寒草原和高寒草甸植被下3种土壤剖面土壤气体CO₂浓度变化范围分别为1 052~3 050 mL·m^-3、3 425~39 144 mL·m^-3和984~12250 mL·m^-3,高于我国塿土CO₂浓度变化范围,也远远高于青藏高原五道梁地区高寒草原土壤气体CO₂浓度变化范围.石灰简育寒冻雏形土和石灰寒冻砂质新成土CO₂浓度变化范围低于国外报道的草地和农田CO₂浓度变化范围;石灰草毡寒冻雏形土CO₂浓度变化范围明显高于国外报道的草地和农田CO₂浓度变化范围.活动层冻结期,土壤CO₂的闭蓄作蓄作用比较明显.由于微地形导致土壤水分条件的差异,夏季融化过程各观测点土壤CO₂浓度开始升高时间存在差异.     

三峡澎溪河水域CO2与CH4年总通量估算

以2010年6月~2011年5月三峡澎溪河回水区CO₂与CH₄通量监测数据为基础,参考澎溪河高阳平湖水域全年4次的24 h昼夜连续跟踪观测结果,对每月各采样点的日通量值进行估算。提出了水下地形划分法和环境因素控制法,将各采样点日通量数据外延至整个回水区水域,并估算了澎溪河回水区水域CO₂与CH₄年总通量值。研究期间,澎溪河回水区全年各采样点CO₂通量均值为(3.05±0.46)mmol/(m2·h);CH₄为(0.050 1±0.009 6)mmol/(m2·h)。以水下地形法为基础,该水域全年CO₂和CH₄总通量分别为40 060.5 t和540.9 t;以环境因素控制法为基础,全年CO₂与CH₄总通量分别为39 073.0 t和467.2 t。以环境要素控制法为参考,该水域CO₂全年平均释放强度为43.26 mmol/(m2·d),在全球水库数据序列中处于中等略偏高水平,CH₄全年平均释放强度为1.42 mmol/(m2·d),在全球水库序列中处于中等水平。     

The research of phosphorus of Xiangxi River nearby the Three Gorges, China

The Xiangxi River is the first middling tributary of the Changjiang River near the Three Gorges Dam. The River is subject to phosphorus pollution mainly from industrial wastewater. As the water quality of the Xiangxi River could directly influence the water quality of the Three Gorges Reservoir, the research on phosphorus levels and its change in the sediment profile of the Xiangxi River could provide useful information in the dynamic changes in the system, thereby offering options for mitigative measures. Water and sediment samples from lower reaches of Xiangxi River were collected and the different forms of phosphorus in sediments of the Xiangxi River were studied. The concentrations of total phosphorus in sediment ranged from 757.67 to 1438.54 mg/kg. Inorganic phosphorus concentrations ranged from 684.63 to 1055.58 mg/kg. Phosphorus contamination was serious in some parts of the Xiangxi River. With an average concentration of 635.17 mg/kg, calcium-bound phosphorus is the main form among different inorganic phosphorus forms. Labile phosphorus and iron/aluminum-bound phosphorus measured 3.40, 0.05and 35.28 mg/kg, respectively. The mobilization potential of phosphorus of sediments was studied through adsorption and release experiments. The equilibrium concentration of phosphorus adsorption and release was around 0.1 mg/L. The initial concentrations of phosphorus in the overlying water and the sediments have obvious effect on phosphorus mobilization potential. In addition, the release rate of phosphorus in sediment increased with water depth.     

Chemical Weathering and CO2 Consumption of Chishuihe River Basin,Guizhou Province

Carbon sink produced during rock weathering is critical to global carbon cycles. In this work, we analyzed the major ion chemistry of the Chishuihe River Basin, and the major ion composition of the Chishuihe River system and the principal component analysis was applied for estimating the weathering rate and atmospheric CO₂ consumption via the rock chemical weathering. The results demonstrated that the chemical composition of the river was dominated by Ca²⁺, Mg²⁺, HC and S. The average concentration(317.88 mg/L) of the total dissolved solids within the Chishuihe River was higher than the average value (65 mg/L) of world rivers. The Gibbs graph combining major ion element ratio analysis indicated that the catchment major ion composition mainly originated from rock weathering, primarily from carbonate weathering, sparsely from silicate weathering. Carbonate and silicate weathering contributed 70.77% and 5.03% separately to the dissolved loads. The anthropogenic and precipitation impact was limited. According to calculation based on principal component and the ion composition characteristics, the chemical weathering rate was 126.716 t/(km²·a), significantly higher than that of the Yellow River and Yangtze River, and also higher than the average rate of the global major rivers. The CO₂ consumption flux based on annual average runoff was 10.96×10⁹ mol/a, and the CO₂ consumption rate by chemical weathering was 5.79×10⁵ mol/(km²·a).     

疏勒河上游多年冻土区植物生长季主要温室气体排放观测

选取青藏高原东北部疏勒河上游多年冻土区的高寒草甸样地为研究对象, 对2011年植物生长季(6-10月)主要温室气体(CO₂、 CH₄CH₄和CO₂)的排放进行了观测. 结果显示: 疏勒河上游多年冻土区高寒草甸地表CO₂、 CH₄和N₂O排放速率范围分别为7.58~418.60 mg·m^-2·h^-1, -0.20~0.14 mg·m^-2·h^-1和-27.22~39.98 μg·m^-2·h^-1. 0~10 cm土壤温度、 含水量和盐分与CO₂和CH₄排放速率显著相关, 但与N₂O排放速率无显著相关. 日均排放速率显示, CO₂和N₂O在整个观测期均表现为排放; CH₄在植物返青期和生长旺盛期表现为排放, 在枯黄期伴随表层土壤发生日冻融循环时为吸收. 从9月30日12:00-10月6日14:40, 表层0~10 cm土壤经历了3次日冻融循环, CO₂和N₂O日均排放速率分别由冻融前的60.73 mg·m^-2·h^-1和9.91 μg·m^-2·h^-1提高到122.33 mg·m^-2·h^-1和11.70 μg·m^-2·h^-1. 土壤温度、 含水量和盐分是影响CO₂和CH₄排放的重要因子, 表层土壤冻融交替作用可提高地表CO₂和N₂O的排放速率.     

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。     

岩浆去气作用碳硫同位素效应

根据开放体系条件下的瑞利分馏原理,并考虑岩浆中可能溶解的合碳和含硫组分,从理论上定量模式了岩浆去气作用对火成岩碳、硫同位素组成的影响。结果表明,岩浆CO₂去气作用能够导致岩石中碳酸盐显着亏损¹³C,其δ¹³C值能够从原始-5‰变化到-20‰(PDB);岩浆CH₄去气作用则导致岩石中碳酸盐相对富集¹³C,其δ¹³C值能够从原始-5‰变化到+4‰。岩浆SO₂去气作用可以导致岩石中硫化物显着亏损³⁴S,其δ³⁴S值能够从0‰变化到-8‰(CDT);岩浆H₂S去气作用则导致岩石中的硫化物相对富集4S,其δ³⁴S值能够从0‰变化到+6‰。因此,除源岩原始同位素不均一性和地壳物质混染能引起火成岩的碳、硫同位素组成发生较大变化外,岩浆去气作用也是重要原因之一。     

塔里木河流域2001年四源一干河川径流运行分析

2001年塔里木河流域四条源流出山口天然径流量计266.5×10⁸m³, 比多年平均值多40.70×10⁸m³, 增加1%.源流区在进入塔里木河干流前总耗水量为220.0×10⁸m³, 与多年平均值比较多43.4×10⁸m³, 增加24.6%, 而入塔里木河水量为46.4×10⁸m³, 比多年平均4.12×10⁸m³减少1.64×10⁸m³.塔里木河干流龙头站--阿拉尔站2001年年径流量为45.72×10⁸m³, 接近多年均值46.00×10⁸m³, 属平水年.干流上游区间耗水量24.77×10⁸m³, 占阿拉尔站年径流量的54.2%; 中游区间耗水量1.94×10⁸m³, 占阿拉尔站年径流量的41.4%; 下游区间耗水2.025×10⁸m³(纯塔里木河水), 仅占阿拉尔站年径流量的4.4%. 2001年从开都河-孔雀河的博斯腾湖和塔里木河向下游绿色走廊的应急输水于11月16日水流到台特玛湖, 从而结束了塔里木河下游近30 a干涸的历史, 使下游绿色走廊恶化环境开始恢复.     

济阳坳陷断裂活动和CO2气藏的关系研究

济阳坳陷在惠民凹陷和东营凹陷的地壳中各存在1个低速体,位于惠民凹陷上地壳底部的低速体是坳陷内已经发现火成岩的岩浆房以及CO₂的气体库。凹陷的边界断层在10~12km±的深度其倾角变得平缓,并以韧性剪切方式沿拆离带向下延伸。拆离带内岩石多为糜棱岩,在岩石圈上部巨大的压力作用下,呈现韧性状态的拆离带是良好的封盖层。由于拆离带的作用,沿岩石圈下部裂缝上升的岩浆和气体等在拆离带下部聚集而形成低速体。在地壳相对较稳定期,拆离带也处于较稳定阶段并起分隔作用;如果地壳发生拉分作用,则低速体也会随之发生暂时性破裂,从而导致低速体内的岩浆和气体运移、聚集和成藏。郯庐断裂是间接的成气断裂,埕南断裂及惠民凹陷内地幔隆起区上地幔及下地壳张性断裂是直接的成气断裂;高青—平南断层以及商店—平方王断层等为输气断裂;临邑—商河断层、林樊家断层和齐河—广饶断层等是有利的输气断裂。