水位变化下三峡水库典型消落区甲烷排放研究

【摘要】：气候变暖是当今全球面临的环境问题,其主要原因是由于大气中温室气体浓度在不断增加,其中CO2、N2O和CH4被认为是最重要的三种温室气体。IPCC(2007)报告指出,在100年尺度下,单位分子甲烷GWP值是CO2的25倍。2005年大气中甲烷浓度约为1774ppb,达到工业化前浓度两倍以上。大气中甲烷排放源主要包括湿地、森林、海洋、化石燃料燃烧、植物体及凋落物等。而近年来的大量研究也表明,水库中甲烷的释放是大气甲烷不可忽视的一个重要来源。 三峡水库目前是世界上最大的用于水力发电的人工水库,迄今为止,还少有关于三峡水库温室气体排放的研究报道。开展三峡水库消落区甲烷的排放通量及其影响因素研究具有重大的意义,能为精确估算水库温室气体排放量提供依据,为减少水库温室气体在水利工程及水电开发过程中排放提供参考。 本研究地点设立在重庆市涪陵区镇溪镇王家沟流域,选择较为典型的、平坦且宽阔的三峡库区消落区,在同一流域内分别以180、175、165、155、145和140m水位高程消落区生态系统作为研究对象(其中180m水位高程为永久不淹水对照点,140m高程水面点为永久淹水对照点),利用静态暗箱(浮箱).气相色谱法,研究了不同水位高程生态系统甲烷的排放情况,探寻水库消落区甲烷的排放规律以及库区环境因子对甲烷排放的 影响。主要研究结果如下：1.各高程甲烷排放的季节变化 在淹水期,175m高程的甲烷排放通量介于.0.25.0.45mg·m-2·h-1之间,波动较大,平均通量为0.17±0.19mg·m-2·h-1；2010年10月的两次观测甲烷排放量都较低,排放高峰值出现在11月9日至次年1月24日之间,相比175m高程,永久不淹水对照点180m高程甲烷排放通量相对较低,平均通量为0.05±0.07mg·m-2·h-1,期问180m高程则保持在相对较低的低水平排放和吸收状态。将175m高程与180m高程甲烷排放通量进行单因素方差分析,结果表明,175m高程甲烷通量显著高于180m高程(P0.05)。 145m高程所对应的水.气界面甲烷排放通量介于0.23-1.9mg·m-2·h-1之间,平均通量为1.294±0.49mg.m-2·h-1,排放特征为在波动中逐渐升高,相比145m高程所对应的水面点,对照点永久淹水140m高程所对应的水-气界面的甲烷排放通量没有很大的波动,甲烷排放通量介于0.37-1.49mg·m-2·h-1之间,平均通量为0.975±0.32mg·m2·h-1,单因素方差分析表明,145m高程水—气界面甲烷通量显著高于140m(P=0.010)。 在落干期,175m高程甲烷排放通量介于-0.27-0.16mg·m-2·h-1之间,平均排放通量为0.00±0.08mg·m-2·h-1,期间没有出现明显升高或降低的季节性排放规律；165m高程的排放通量介于-0.19-0.27mg·m-2·h-1之间,平均排放通量为0.07±0.11mg·m-2·h-1,在2011年3月29日出现了一次排放峰值,达到0.27mg·m-2·h-1,在随后的观测中也一直处于较低的排放和吸收状态；155m高程的甲烷排放通量介于-0.25-0.61mg·m-2·h-1,平均排放通量为0.10±0.25mg·m-2·h-1,分别在2011年5月22日和8月15日出现了两次排放峰值,分别达到0.61和0.59mg·m-2·h-1。单因素方差分析表明,在155m高程观测期内,165m、175m和180m三个高程之间甲烷排放通量均没有显著的差异性,而155m高程与180m高程甲烷排放通量达到显著性差异水平(P=0.028)。 175m高程全年(2010.8.31-2011.8.31)甲烷排放通量介于-0.12-0.45mg·m-2·h-1之间,年平均通量为0.092±0.16mg·m-2·h-1,180m高程在全年(2010.8.31-2011.8.31)的甲烷排放通量介于-0.28-0.23mg·m-2·h-1之间,年平均通量为0.02±0.11mg·m-2·h-1,单因素方差分析表明175m高程甲烷排放通量极显著的高于180m高程(P=0.015)。 2.环境因子对消落区甲烷排放的影响 研究表明,整个观测期内,各高程甲烷的排放通量与土壤含水量均呈显著正相关关系(P0.05),其中在175m高程二者之间的相关性最高,达到了极显著水平(P=0.000)；相关分析表明,碳含量是影响陆地甲烷排放季节变化的重要因素,SMBC含量与165m和180m高程甲烷排放通量均达到显著的相关关系(P0.05),SOC含量与175m高程甲烷排放通量达到极显著相关关系(P0.05)；但各个高程土壤温度与甲烷通量之间相关关系不显著(P0.05)。数据分析表明,水体温度与水中DOC含量为影响水-气界面甲烷排放通量的重要影响因子,均与水-气界面甲烷排放通量为显著的正相关关系(P0.05),但风速、水体pH、NO3-、NH4+等对水-气界面甲烷排放通量的影响较弱。 【关键词】：三峡水库 消落区 甲烷
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X131.2
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-13
• 第一章 文献综述13-25
• 1.1 消落区及其甲烷的排放13-15
• 1.1.1 消落区13-14
• 1.1.2 消落区形成对水库甲烷排放产生的影响14-15
• 1.2 水库甲烷排放的研究现状及进展15-22
• 1.2.1 水库甲烷的排放途径15-17
• 1.2.2 水库甲烷的排放过程17-18
• 1.2.3 影响水库甲烷排放的因素18-22
• 1.3 陆地生态系统及水面温室气体通量的测定方法22-25
• 1.3.1 箱法23-24
• 1.3.2 微气象学法24
• 1.3.3 倒置漏斗法24-25
• 第二章 引言25-29
• 2.1 选题背景及研究意义25-27
• 2.2 研究内容及目的27-28
• 2.2.1 研究内容27
• 2.2.2 研究目的27-28
• 2.3 技术路线28-29
• 第三章 研究区域概况与研究方法29-37
• 3.1 研究区域概况29
• 3.2 试验设计29-30
• 3.3 测定项目及方法30-36
• 3.3.1 气体样品的采集和甲烷分析测定30-34
• 3.3.2 土样、水样以及植物样品的采集与测定34-36
• 3.3.3 环境参数的观测36
• 3.4 实验资料的统计和分析36-37
• 第四章 结果与讨论37-53
• 4.1 水库消落区甲烷排放的季节性变化37-42
• 4.1.1 淹水期37-39
• 4.1.2 落干期39-42
• 4.2 消落区甲烷排放的日变化研究42-44
• 4.3 环境因素对水库消落区甲烷排放的影响44-53
• 4.3.1 温度44-46
• 4.3.2 碳含量46-49
• 4.3.3 土壤含水量49-51
• 4.3.4 其它影响因素51-53
• 第五章 结论与建议53-57
• 5.1 结论53-54
• 5.1.1 淹水导致甲烷排放通量升高53
• 5.1.2 不同水深导致水—气界面甲烷排放通量差异53
• 5.1.3 甲烷通量日变化观测53
• 5.1.4 消落区不同高程生态系统甲烷排放通量的差异53
• 5.1.5 环境因子对消落区甲烷排放的影响53-54
• 5.2 主要创新点54
• 5.3 存在的问题及建议54-57
• 参考文献57-65
• 致谢65-67
• 研究生阶段科研情况67

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