山東省東平湖菹草(Potamogeton crispus)腐爛過程中水體溫室氣體溶存濃度及擴散通量變化

作者：鄧煥廣,劉濤,魯長娟,張菊,曹起孟,姚昕

摘要：為了解東平湖菹草(Potamogeton crispus)腐爛分解對水體溫室氣體溶存濃度和界面擴散通量的影響,于2016年5-7月在東平湖菹草腐爛期采集上覆水和沉積物柱樣,測定上覆水和孔隙水中溫室氣體(N2O、CH4和CO2)的溶存濃度,采用Fick第一定律和雙層模型計算沉積物-水-氣界面擴散通量,同時分析上覆水和沉積物的理化性質,并采用網袋分解法于現場進行菹草腐爛分解試驗,以探究東平湖菹草腐爛過程中溫室氣體溶存和擴散的主要影響因子及其主要來源.結果表明,菹草腐爛符合二次指數模型,分為快速衰減和慢速分解兩個階段;菹草腐爛過程中上覆水pH和亞硝態氮濃度表現為先降低后升高,而溶解氧、氨氮、硝態氮和可溶性正磷酸鹽濃度則為先升高后下降,沉積物中銨態氮含量表現為先升高后降低,硝態氮為先降低后顯著升高,有機質和p H呈降低-升高-降低的波動變化;上覆水中各溫室氣體濃度和水氣界面擴散通量均表現為CO2>CH4>N2O,其擴散通量分別為5862.9±5441.4、31.15±41.3和0.15±0.57μmol/(m2·h),整體表現為大氣溫室氣體的"源",并以碳排放為主;上覆水中N2O濃度和水-氣界面擴散通量均先降低后升高,孔隙水中N2O濃度在快速和慢速分解階段分別出現極大值(22.7和55.6 nmol/L),而其沉積物-水界面通量前期持續增加至腐爛結束后迅速降低;上覆水和孔隙水中CH4濃度及其各界面通量均表現為前期略有降低后持續升高;上覆水中CO2濃度和水-氣界面通量表現為持續升高后降低并趨于穩定,而孔隙水中CO2呈波動變化,在菹草腐爛初期向孔隙水擴散,后期向上覆水擴散.水溫是影響上覆水中溫室氣體濃度和水-氣界面通量的主要因素;沉積物是水體N2O和CH4的主要來源,孔隙水中濃度是控制其沉積物-水界面擴散的重要因素;而上覆水中CO2呈現多源性,但以上覆水中有機物質的礦化為主.

發文機構：聊城大學環境與規劃學院 山東省德州市自然資源局

關鍵詞：溫室氣體溶存濃度擴散通量菹草腐爛東平湖Greenhouse gasesdissolved concentrationsdiffusion fluxesPotamogeton crispusdecompositionLake Dongping

分類號： X52[環境科學與工程—環境工程]