长江中下游滨岸带水体温室气体释放的时空分布特征

受人类活动影响，大气中温室气体浓度不断增加，加剧了全球气候变化。甲烷(CH₄)和二氧化碳(CO₂)作为大气中两种重要的温室气体，对温室效应的贡献率分别为18%和64%。大气中CH₄和CO₂的来源广泛。自然水体(包括湖泊、河流、水库等)是大气CH₄和CO₂的重要来源，而河流作为陆地和海洋生态系统之间的重要纽带，在接收地表径流、地下水的同时，也汇集了人类活动产生的碳、氮、磷等化学物质并输送到近海。据统计，河流和河口每年运输的有机碳大约为0.4×10¹⁵g。大量的有机碳在河流生态系统的生物地球化学作用下转化为CH₄和CO₂等气体，增加了大气中温室气体的负荷。已有研究表明，全球河流每年向大气中排放CO₂的量约为1.8×10¹⁵g，排放CH₄的量约为26.8×10¹²g。河流作为重要的碳汇，对全球的碳循环和气候调控有不可忽视的影响。

内陆河流生态系统作为大气中温室气体通量交换的热点区域，对全球的碳循环有重要影响。分别于平水期(2017年5月)和丰水期(2018年7月)对长江中下游滨岸带水体两种温室气体(CH₄和CO₂)释放通量进行了调查研究。结果表明:平水期时，CH₄和CO₂的释放通量分别为0.39～9668.83nmol·m^-2·h^-1和0.25～3229.41μmol·m^-2·h^-1，平均值为298.24±1308.65nmol·m^-2·h^-1和290.75±645.99μmol·m^-2·h^-1；丰水期时，二者的释放通量为－22.80～329.76nmol·m^-2·h^-1和－110.21～16.39μmol·m^-2·h^-1，平均值为21.51±49.56nmol·m^-2·h^-1和－3.63±13.25μmol·m^-2·h^-1。水体温度、pH、溶解性总磷浓度、溶解性有机碳和溶解性有机氮比值是影响CH₄和CO₂通量的重要因素。CH₄和CO₂释放通量还受到通江湖泊的缓冲和入江河流输入的影响，表现为河口水系高，湖口水系低的特点。由于外源污染和滨岸带土地利用的差异，城市岸带的CH₄和CO₂排放量最高，其次为自然岸带，湿地岸带和河口较低，通量最低的为化工园岸带。估算表明，长江全年碳排放以CO₂为主，年释放量约为1.93×107t(C),CH₄年释放量约为2.28×104t(C),低于世界上一些其他大型河流。

温室气体样品采集和分析：将采集的表层水(＜0.5m)水样，缓慢注入61mL棕色玻璃瓶中，并向每个样品瓶中加入2gKCl以抑制水样中微生物活性，旋紧橡胶塞并用铝盖密封瓶口，低温避光保存。温室气体的浓度测定采用静态顶空法。向瓶中注入15mL氦气并置换出等体积的水样，室温下振荡30～60min，倒置2h使瓶内达到气、液两相的平衡态。用气密注射器抽取1mL顶空气体注入气相色谱仪中测定CH₄和CO₂的浓度(V/V)。

(1)长江中下游滨岸带水体温室气体的浓度和通量存在显著的季节差异，表现为平水期＞丰水期。水温、pH、DTP和C/N比是影响温室气体释放的重要因素。Chla浓度仅与CO₂的释放通量呈显著的正相关。

(2)长江干流各水系之间温室气体释放通量的差异性显著，流域中湖泊(洞庭湖、鄱阳湖和太湖)对干流水体的温室气体有缓冲和稀释的效果，入江河流会增加干流水体温室气体的浓度。受土地利用的影响，城市岸带的温室气体排放量最高，其次为自然岸带，湿地岸带和河口较低，通量最低的为化工园。

(4)长江全年向大气中排放的CO₂量估算值为1.93×10⁷t(C)，排放的CH₄量为2.28×10⁴t(C)，全年释放的等效CO₂的量为7.13×10⁷t,与其他大型河流相比，长江的碳排放量估算结果相对较低。

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