藻型湖区氧化亚氮排放特征及其影响因素

湖泊等内陆水体是大气N_(2)O潜在的重要排放源,也是全球N_(2)O收支估算的重要组成部分。目前全球湖泊普遍面临富营养化和蓝藻暴发等问题,明晰藻型湖泊N_(2)O排放强度及其环境影响因子对准确估算湖泊N_(2)O排放和预测其未来变化至关重要。本研究选择太湖藻型湖区为研究对象,同时选取人为活动影响较小的湖心区作为对比区域,基于2011年8月至2013年8月为期2年的逐月连续观测,探讨藻型湖区N_(2)O排放特征及其影响因素。结果表明,藻型湖区呈现极强的N_(2)O排放,其排放通量为(4.88±3.05) mmol/(m^(2)·d),是参考区域(湖心:(2.10±4.31) mmol/(m^(2)·d))的2倍多。此外,在藻型湖区中不同点位N_(2)O排放差异显著,受河流外源输入影响,近岸区是N_(2)O的热点排放区,其年均排放通量高达10.93 mmol/(m^(2)·d)。连续观测表明N_(2)O排放具有显著的季节变化模式,但在不同区域调控N_(2)O排放时间变化的因子有所不同。其中,近岸区N_(2)O排放主要受氮负荷影响,其他区域N_(2)O排放变化受水温和氮负荷等多因子影响。氮素富集是藻型湖区N_(2)O高排放的直接原因,水体氮负荷可以作为N_(2)O排放热点的重要指示因子。但藻型湖泊N_(2)O排放极其显著的时空变异等在未来研究中应得到更多关注。

典型农业流域池塘甲烷浓度及扩散排放特征

为探究农业流域池塘水体CH_(4)动态变化特征,以巢湖北岸典型农业流域——烔炀河流域为研究对象,选取4种不同景观池塘(排污塘、灌溉塘、养殖塘和自然塘),基于为期近1 a的逐月野外调查,探明农业流域不同景观池塘甲烷溶存浓度及其排放特征。结果表明:受人为活动干扰较低的自然塘CH_(4)浓度([(0.41±0.29)μmol·L^(-1)]及其扩散排放通量([(0.54±0.49)mmol·m^(-2)·d^(-1)]相对较低,但农业活动以及生活污水排放等致使流域内养殖塘、排污塘和灌溉塘成为大气CH_(4)的热点排放区域,其扩散排放通量分别是自然塘的6.0、3.0倍和2.2倍。不同景观池塘CH_(4)排放均表现出明显的时间变化,但因受外源碳氮等生源要素累积以及人为活动干扰等影响,其CH_(4)变化特征有所不同。统计分析表明该流域池塘CH_(4)变化总体上受水温、溶解氧和污染负荷(有机质和营养盐等)等因素驱动。综上,烔炀河农村流域池塘水体是大气CH_(4)的显著排放源,年均CH_(4)溶存浓度和扩散排放通量分别为(1.30±0.78)μmol·L^(-1)和(1.64±1.50)mmol·m^(-2)·d^(-1),其中养殖塘具有较高CH_(4)扩散排放通量,在未来研究中需要重点关注。

河流输入对博斯腾湖溶解性有机物组成的时空影响

博斯腾湖是我国西北干旱区最大的内陆吞吐型淡水湖,近年来随着流域人类活动与污废水排放的增加,湖泊生态系统和周围居民的饮用水安全已经受到了严重影响,需重点关注河流输入对湖泊水质的影响。对夏秋两季的实测有色溶解有机物(CDOM)三维荧光光谱进行平行因子分析,解析出博斯腾湖CDOM三种组分:陆源类腐殖质组分C1、类酪氨酸组分C2和类色氨酸组分C3;同时,基于Pearson相关性分析了夏秋两季河流输入对博斯腾湖DOM的影响。结果表明,不同季节河流输入对博斯腾湖DOM的影响不同且与河流水质季节性变化直接相关。夏季开都河入湖水主要来自冬季积雪融水,携带大量陆源类腐殖质入湖,而秋季主要为冰川融水,随着入湖流量增加,携带陆源类腐殖质含量降低,整体表现为河口附近DOM浓度夏季高、秋季低。解析出的三种组分C1、 C2与C3在湖西部开都河和黄水沟入湖处含量较高,且三种组分受季节性的影响较为相似。同时对开都河河口附近采样点和其他区域采样点的DOM与电导率进行相关性分析,发现外部河流输入对博斯腾湖DOM的影响主要集中在河口附近,且河口附近区域DOC与CDOM关系显著,可以先遥感反演CDOM再估算DOM含量。研究不同季节河流输入对博斯腾湖溶解性有机物组成的影响对保护湖泊生态环境和提升湖泊水质具有十分重要的意义。

藻型湖泊溶解有机碳特征及其对甲烷排放的影响

湖泊碳通量研究已成为全球碳循环研究的前沿和热点问题.本研究以太湖藻型湖区(西北湖区、梅梁湾、贡湖湾、西南湖区和湖心)为研究对象,基于为期一年的连续野外观测,旨在揭示富营养化湖泊DOC变化特征及其对CH_(4)排放的影响.结果表明,太湖藻型湖区DOC质量浓度均值为4.15 mg/L,且具有显著的空间变化.受外源输送和内部蓝藻增殖影响,西北湖区和梅梁湾DOC质量浓度较高,且其DOC时间变化与流域降雨量紧密相关,尤以西北湖区最为明显(R^(2)=0.67,P<0.01).但在受外源输送影响较小的湖心区域,其DOC的时间变化主要受蓝藻生物量驱动(R^(2)=0.60,P<0.01).太湖藻型湖区CH_(4)排放均值为0.083 mmol·m^(-2)·d^(-1),不同湖区CH_(4)排放量差异明显.藻型湖区较高的蓝藻生物量显著提高了CH_(4)的排放量,且DOC含量是蓝藻影响CH_(4)产生和排放的主要因子.总体上,太湖藻型湖区DOC的累积致使其是CH_(4)排放的热点区域,但DOC对CH_(4)产生和排放的影响受湖泊内部因子和外部因子的综合调控,其潜在的控制机制还需要进一步探讨.

干旱区典型湖泊CH_(4)扩散排放特征及其影响因素

湖泊等水体CH_(4)的排放是全球温室气体的主要组成部分,但目前对干旱区湖泊CH_(4)扩散排放特征及其影响因素的研究却鲜有报道.本文选取干旱区典型湖泊—博斯腾湖为研究对象,分别于2021年6月、9月、10月采集水样,并测定其生物地球化学参数及溶解CH_(4)浓度,确定其水-气界面CH_(4)扩散排放通量.结果表明,博斯腾湖CH_(4)扩散通量均值为(0.305±0.080)mmol·m^(-2)·d^(-1),表现为大气CH_(4)的排放源;在空间上,受外源输送影响,入湖河口为CH_(4)的扩散排放热点区域;在不同月份,CH_(4)扩散通量变化受营养状态影响显著,与综合富营养化指数、叶绿素a浓度等呈显著正相关(富营养化指数:r=0.67,p<0.01;叶绿素a:r=0.54,p<0.01),但其对温度的依赖性较低(p>0.05).另外,受外源输送、水动力特征、内部生物化学过程等影响,博斯腾湖CH_(4)扩散通量在不同湖区的控制因子表现出较大差异,其具体控制机制还需进一步明晰.