水庫溫室氣體研究進展

摘 要：文章綜述了水庫溫室氣體研究進展。水庫作為內(nèi)陸重要的生態(tài)系統(tǒng)，其溫室氣體的來源、遷移和轉(zhuǎn)化已經(jīng)被證明有全球化意義。目前國內(nèi)外研究團隊對水庫溫室氣體研究取得了一系列成果，也存在一些問題，急需解決。

關(guān)鍵詞：水庫；溫室氣體；進展

水電作為可再生能源在帶來巨大的經(jīng)濟效益同時，對水生態(tài)產(chǎn)生了巨大的改變，比如溫室氣體的排放問題。水庫溫室氣體通量具有極強的時空不確定定性，涉及整個流域的碳循環(huán)。水庫溫室氣體從水體傳輸?shù)酱髿庖话阌腥N途徑，溶解性氣體的擴散；氣體濃度過飽和產(chǎn)生的氣泡釋放以及以植物作為媒介的傳輸。

1 國內(nèi)外進展

水庫溫室氣體的研究始于1993年，DucheminE和Lucotte M則首次對水庫水-氣界面上的溫室氣體通量進行了測定和計算[1]。Rudd等[2]最早報道了南美熱帶雨林地區(qū)水庫CH4、CO2釋放通量的觀測數(shù)據(jù)，F(xiàn)earnside[3]甚至認為某些熱帶雨林地區(qū)的水庫的碳排放當量可與同等發(fā)電量的使用化石燃料電廠相當，進而對水電的清潔屬性提出質(zhì)疑。1993年到2003年，加拿大魁北克水電管理局組織科學家在加拿大寒帶地區(qū)的205個水生生態(tài)系統(tǒng)開展了氣-水界面溫室氣體的總通量的測量工作，通過長期開展的水庫溫室氣體原位監(jiān)測及不同類型水生態(tài)系統(tǒng)的對比研究，對水庫溫室氣體產(chǎn)生機制、影響因素、監(jiān)測方法、實驗手段等方面做出了較全面的深入分析、并得出了豐富研究成果[4]。Soumis[5]觀測了美國六個水庫溫室氣體源匯變化基本情況，包括水氣界面的擴散通量和泄洪道的消氣作用甲烷和二氧化碳變化，同時發(fā)現(xiàn)擴散通量和水體pH值具有很高的相關(guān)性。Roehm[6]測試了加拿大魁北克La Grande 2和La Grande 3兩個北方水庫水輪機對二氧化碳源匯變化的影響，水體溶解二氧化碳以每月一次的頻率進行了為期一年的采樣，二氧化碳擴散通量是采用薄邊界層法進行計算的，研究結(jié)果表明消氣作用在冬季和春季變化最為劇烈。FrédéricGuérin[7]在法屬Guiana和巴西兩個水庫研究了大壩以下河流對于熱帶水庫溫室氣體的的影響及所占比例，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)大壩以下河流溫室氣體排放在整個水庫溫室氣體源匯變化中占據(jù)很大的比例。

國內(nèi)對水庫溫室氣體排放的研究尚處于學習和摸索階段。國內(nèi)最早從事水域溫室氣體研究是從湖泊、濕地、海洋開始的。針對水庫水域的溫室效應(yīng)研究也逐漸開始開展，汪福順等[8]從2007年7月到2008年7月在中國四個典型亞熱帶水庫進行了溫室氣體監(jiān)測，觀測指標包括水體CO2分壓及水-氣界面CO2交換通量，研究結(jié)果表明在四個水庫二氧化碳的源與匯隨站季節(jié)而變化。喻元秀等[9]對烏江流域洪家渡、紅楓湖等水庫的溶解二氧化碳進行了研究，估算出了這些水庫水體的二氧化碳分壓的分層分布特征及其排放通量。李紅麗等[10]在具有十年庫齡的典型溫帶水庫北京玉渡山水庫開展了二氧化碳和甲烷的原位監(jiān)測，分析了其時空變化規(guī)律。趙登忠等[11]在三峽水庫附近清江流域水布埡水庫開展了水庫二氧化碳和甲烷的原位監(jiān)測，分析了水庫上空溫室氣體大氣濃度的時空分布特征。李干蓉等[12]在貓?zhí)恿饔蛱菁壦畮扉_展了水庫水體溶解無機碳含量及其同位素的分析研究，其研究成果表明夏季水庫溶解無機碳隨深度增加而增大，表層水體受藻類生物作用的影響較大，而下層水體受到有機質(zhì)降解作用的影響較大，同時溶解無機碳含量從上游到下游呈現(xiàn)逐漸降低的變化趨勢，表明河流受到大壩攔截后水化學性質(zhì)產(chǎn)生了顯著的變化，大壩建設(shè)蓄水對于河流生源碳具有一定的攔截作用。2009年，重慶大學陳槐等[13]研究了三峽水庫消落帶的溫室氣體排放問題，認為三峽水庫消落帶新生濕地能夠釋放大量的CH4氣體，由此推斷三峽水庫可能是一個重要的CH4排放源。

2 結(jié)束語

目前國內(nèi)外針對水庫溫室氣體的大部分研究主要還是基于某些點位的研究，主要圍繞水庫水氣界面的溫室氣體凈通量開展。但是各個研究團體并未在研究方法上形成一致性的標準。如中科院地化所劉叢強團隊在烏江流域進行的水庫溫室氣體研究基本上是利用水化學平衡模型結(jié)合薄邊界層模型來計算出該區(qū)域水庫水體在水氣界面的溫室氣體交換通量[14]。該方法所測得的值均小于國外在熱帶與寒帶區(qū)域所測得的值，且其值相差了一個數(shù)量級。郭勁松[15]在三峽庫區(qū)及其部分支流采用通量箱法進行的實地測量所得值與劉叢強研究員團隊的研究結(jié)果之間也存在明顯的差距，這表明不同研究方法之間所得的計算結(jié)果也存在較大的差異性。但是，針對這一現(xiàn)象，由于缺乏測量的方法與技術(shù)應(yīng)用標準，目前尚不能確定誰的研究結(jié)果更具有說服力。這也是目前國內(nèi)外在該方面的研究存在的一個急需解決的問題。

參考文獻

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作者簡介：汪國駿（1990-），男，碩士研究生，研究方向：生態(tài)水利。