新鄉(xiāng)市衛(wèi)河水體N2O和CH4溶存濃度的時(shí)空分布及排放通量研究.pdf

1、N2O和CH4是除CO2外最重要的溫室氣體。鑒于N2O和CH4巨大增溫潛勢(shì)，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開展了大量研究，試圖制定出全球N2O、CH4源匯清單，但水生生態(tài)系統(tǒng)尤其是陸地河流中二者的排放機(jī)制仍存在疑問。本實(shí)驗(yàn)選取衛(wèi)河新鄉(xiāng)市區(qū)段作為研究對(duì)象，通過監(jiān)測(cè)水中N2O、CH4溶存濃度的季節(jié)變化趨勢(shì)，不同季節(jié)N2O、CH4通量的晝夜變化規(guī)律，分析水中N2O、CH4溶存、排放動(dòng)態(tài)與環(huán)境因子之間的關(guān)系，并通過模擬實(shí)驗(yàn)以揭示外源有效氮輸入對(duì)2種溫室氣體產(chǎn)生的影

2、響，全面探究城市河流N2O、CH4的源匯動(dòng)態(tài)以及控制機(jī)制。
　　(1)衛(wèi)河總體水質(zhì)春季劣于其他季節(jié)，而不同河段受所處區(qū)域用地類型以及人類活動(dòng)強(qiáng)度的影響而有所不同，一些河段由于城市排污和工農(nóng)業(yè)廢水輸入，水體處于缺氧狀態(tài)。衛(wèi)河水體N2O和CH4濃度全年變化范圍為0.03～0.09μmol·L-1和1.2～3.3μmol·L-1，溶解飽和度在300～900％和26000～240000％之間，總體均處于飽和高度過飽和狀態(tài)，是大氣N2O、C

3、H4的重要潛在排放源。春季衛(wèi)河水體N2O和CH4濃度均明顯高于其他季節(jié)(p＜0.01)，其他季節(jié)之間N2O和CH4濃度差異較小。水體N2O、CH4濃度和飽和度高值均出現(xiàn)在S5、S11、S12點(diǎn)，這也說明城市生活污水輸入和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢水排入是造成N2O、CH4濃度升高的主要原因。通過相關(guān)性分析得出，衛(wèi)河水體N2O的濃度與水中硝態(tài)氮(NO3--N)、氨態(tài)氮（NH4+-N）和DOC呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與氣溫呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。衛(wèi)河水體CH4濃

4、度與水中氨態(tài)氮（NH4+-N）、DIC、DOC呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與DO、pH呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。
　　(2)在衛(wèi)河建設(shè)橋與牧野湖處對(duì)CH4與N2O排放日變化的監(jiān)測(cè)研究中，2監(jiān)測(cè)點(diǎn)總體表現(xiàn)為2種溫室氣體的排放源;水質(zhì)較好的牧野湖排放強(qiáng)度顯著小于建設(shè)橋處(p＜0.01)?？傮w來講CH4的排放通量夜間高于白天;而N2O排放的日動(dòng)態(tài)除夏季牧野湖處夜間排放量高外，其他時(shí)間個(gè)點(diǎn)均表現(xiàn)為白天高于夜間。建設(shè)橋處CH4和N2O排放的主要因子夏季為

5、氣溫、水溫和DO，而冬季主要為活性N含量;而對(duì)牧野湖的相關(guān)分析表明所測(cè)環(huán)境因子對(duì)2種溫室氣體的驅(qū)動(dòng)效應(yīng)機(jī)制不明顯。綜合分析表明，氨態(tài)氮(NH4+-N)是影響不同季節(jié)衛(wèi)河CH4排放日變化的首要因子，活性N含量與環(huán)境因子的綜合作用對(duì)N2O排放產(chǎn)生影響。
　　(3)通過對(duì)比外源有效態(tài)氮的輸入類型與濃度差異對(duì)2種溫室氣體排放影響表明，氨態(tài)氮(NH4+-N)在較高濃度的輸入水平下(5～10mg·L-1)對(duì)水體N2O的生成有一定抑制作用，硝態(tài)

6、氮(NO3--N)濃度在1～5mg·L-1范圍內(nèi)對(duì)N2O釋放有一定抑制作用。硝態(tài)氮(NO3--N)、氨態(tài)氮(NH4+-N)都存在的情況下，濃度低于5mg·L-1時(shí)對(duì)N2O釋放有一定抑制作用，但是大于10mg·L-1的NH4NO3輸入會(huì)明顯促進(jìn)N2O的排放。對(duì)比3種N源對(duì)N2O生成的刺激作用，外源N濃度為10mg·L-1和5mg·L-1時(shí)，硝態(tài)氮(NO:-N)對(duì)N2O生成作用最強(qiáng)，明顯大于另外兩種N源(p＜0.01)，氨態(tài)氮(NH4+-N