黄土高原小型水库pCO 2 及CO 2 逸出通量时空变化特征
发布时间：2021-11-11 11:52
水库生态系统对二氧化碳排放有重要贡献。然而,由于水库类型多样以及缺乏高时间分辨率的监测,全球水库二氧化碳排放的估算仍然存在很大的不确定性。本研究以黄土高原小型水库为研究对象,采用Li-850静态箱法,于2019年3月、5月、7月、8月和10月,对南沟水库水体CO2分压（pCO2）和水-气界面CO2逸出（FCO2）分别进行了5天200次昼夜监测,同时测定了各种水体理化指标,在对FCO2进行量化的基础上,着重对比了水体pCO2、FCO2的时空变化特征及昼夜差异,系统分析了水体pCO2、FCO2的影响因素,揭示水库与大气之间的“源”“汇”关系,本研究的主要结论如下:（1）南沟水库各种水环境因子pH、叶绿素（Chl a）、溶解氧（DO）、溶解有机碳（DOC）、溶解无机碳（DIC）、水温等具有明显的季节变化特征。水体总体呈弱碱性。Chl a、DO、DIC、水温等均随季节变化较大,水体DIC含量极高。p...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水库系统碳循环过程（吕东柯，2013）
西北农林科技大学硕士学位论文10将南沟水库CO2排放量、年排放范围与世界其它地区不同温度带水库排放量进行对比；通过分析地理气候、淹没土壤类型、库龄、流域土地利用类型和采样方式的异同，揭示南沟水库排放水平及探讨可能原因。2.2材料与方法2.2.1研究区概况研究区薛岔南沟流域（36°54′N-36°58′N，108°24′E-108°26′E）位于黄土高原中部吴起县境内（图2-1），北洛河流域上游，是典型的黄土高原丘陵区，流域面积约10.9km2，平均海拔1459-1700m，年降雨量483.4mm，降雨主要集中在7-9月（汛期）（Xinetal.,2016;Liuetal.,2017），该流域土壤富含碳酸盐（Zhangetal.,1995）。土地利用类型主要以林地、坡耕地为主，草地为辅。南沟水库始建于1968年，1970年建成之后开始蓄水，水域面积0.3km2，湿地面积0.13km2；总岸线长2.6km，平均宽度为90-120m，平均水深2m（最深处2.2m）。南沟水库水质清澈，水岸有零星植被生长，年际水位变化不大，封冻期较长，为90-100天。图2-1研究区位置与水库Figure2-1Researcharealocationandreservoir2.2.2样品采集与测定方法本研究于2019年融冰期（3月14-19日）、非融冰期（5月22-27日；7月5-10日；
西北农林科技大学硕士学位论文12mL），同时关闭三通阀，保证玻璃瓶气密性。收集水平面下5cm的水样400mL,剩余230mL充满空气，盖上橡胶塞，橡胶塞顶部开两个孔，内嵌橡胶管，上部用三通阀控制，水样收集完毕后，关闭三通阀，剧烈摇晃瓶身1-2分钟，使水和空气中的气体达到平衡，然后将橡胶管与Li-850进行连接，打开三通阀，气体进入Li-850分析仪，形成闭合回路（在接入仪器时，避免人为呼吸干扰），每个时间点测量3次，然后计算平均值。重复测量变异率<3%。再根据CO2的溶解度常数、摇瓶前后的pH、水温以及顶空比，计算出原始地表水的pCO2（Weiss,1974）。图2-2顶空瓶示意图（杨欢，2015）Figure2-2HeadspacebottleSchematic(杨欢，2015)利用静态箱Li-850红外H2O/CO2分析仪（USA,Li-COR公司生产）测定水-气界面CO2逸出。静态箱体积0.018m3，覆盖水面面积0.09m2，周围裹上锡纸和自制水面悬浮器，防止太阳照射影响，并确保箱体能够稳定漂浮在水面上。静态箱内部嵌有温度计，记录监测时腔板内温度。在箱体顶部连接硅胶管。测量时，将Li-850打开，连接12V供电电瓶，同时将静态箱举起，待大气与箱内气体平衡时，将箱体放置在水面上，保持稳定，再将两根硅胶管接入Li-850接口，预热后仪器开始监测，Li-850每隔1秒记录一次CO2浓度，连续记录6-10min，选择呈线性升高趋势的数值进行计算。FCO2计算公式为（Frankignoulleetal.,1988）：F(CO2)=dp(CO2)dt×VRTS2-1式中：F(CO2)为CO2的逸出通量（μmolm-2s-1）；dp(CO2)dt表示pCO2在腔板中累计的斜率（μatms-1）；V为腔板体积（m3）；R为气体常数（m3atmK-1mol-1）；T为腔板内温度（K）；S为腔板覆盖水面的面积（m2）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]光照水库夏季分层期间二氧化碳分压分布特征[J]. 曹玉平,袁热林,焦树林,张倩,邓飞艳. 环境科学与技术. 2018(06)
[2]广东新丰江水库表层水体CO2分压及其影响因素[J]. 周梅,叶丽菲,张超,李元,唐文魁,高全洲. 湖泊科学. 2018(03)
[3]三峡库区主要河流秋季pCO2及其影响因素[J]. 罗佳宸,毛瑢,李思悦. 环境科学. 2018(07)
[4]长江下游河-湖系统溶解性有机碳化学组成、变化特征及其与二氧化碳分压的关系[J]. 吕书丛,焦茹媛,王芳,余其彪,李新艳,张路,晏维金. 环境科学学报. 2018(05)
[5]黄河源区水库二氧化碳逸出暖季变化规律及影响因素分析——以刘家峡水库为例[J]. 宫辰,杨现坤,田明扬,苏元戎,李凌宇,冉立山,刘少达,于瑞宏,胡海珠,吕喜玺. 环境科学学报. 2018(07)
[6]黄河二氧化碳逸出时空变化及其影响因素——以头道拐水文站为例[J]. 李凌宇,于瑞宏,田明扬,胡海珠,张笑欣,冉立山,杨现坤,吕喜玺. 生态学报. 2017(22)
[7]夏季朱衣河二氧化碳分压分布特征及影响因素分析[J]. 梁顺田,王雨春,胡明明,王启文. 中国水利水电科学研究院学报. 2017(02)
[8]水库温室气体排放及其影响因素研究[J]. 张巍伟. 黑龙江水利科技. 2017(01)
[9]隔河岩水库二氧化碳通量时空变化及影响因素[J]. 赵登忠,谭德宝,李翀,申邵洪. 环境科学. 2017(03)
[10]快速融冰背景下北冰洋夏季表层海水CO2分压的变异假设[J]. 陈立奇,祁第,高众勇,詹力扬,孙恒,许苏清,张远辉,汪燕敏. 科学通报. 2016(21)
博士论文
[1]黄河干流碳输运及人类活动对其影响[D]. 王亮.中国海洋大学 2014
[2]哈尔滨周边泥炭型水库水—气界面CO2通量研究[D]. 吕东珂.东北林业大学 2013
硕士论文
[1]黄河中游pCO2的时空变化特征研究[D]. 杨欢.内蒙古大学 2015
[2]新丰江水库二氧化碳分压及其通量[D]. 叶丽菲.中山大学 2014
[3]胶州湾春、夏季表层水体pCO2分布及季节演变[D]. 王文松.中国海洋大学 2013
[4]秋季北黄海表层海水pCO2分布及其控制机制探讨[D]. 郭朝.中国海洋大学 2009
[5]太湖水—气界面温室气体通量及时空变化特征研究[D]. 李香华.河海大学 2005
本文编号：3488810
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
水库系统碳循环过程（吕东柯，2013）
西北农林科技大学硕士学位论文10将南沟水库CO2排放量、年排放范围与世界其它地区不同温度带水库排放量进行对比；通过分析地理气候、淹没土壤类型、库龄、流域土地利用类型和采样方式的异同，揭示南沟水库排放水平及探讨可能原因。2.2材料与方法2.2.1研究区概况研究区薛岔南沟流域（36°54′N-36°58′N，108°24′E-108°26′E）位于黄土高原中部吴起县境内（图2-1），北洛河流域上游，是典型的黄土高原丘陵区，流域面积约10.9km2，平均海拔1459-1700m，年降雨量483.4mm，降雨主要集中在7-9月（汛期）（Xinetal.,2016;Liuetal.,2017），该流域土壤富含碳酸盐（Zhangetal.,1995）。土地利用类型主要以林地、坡耕地为主，草地为辅。南沟水库始建于1968年，1970年建成之后开始蓄水，水域面积0.3km2，湿地面积0.13km2；总岸线长2.6km，平均宽度为90-120m，平均水深2m（最深处2.2m）。南沟水库水质清澈，水岸有零星植被生长，年际水位变化不大，封冻期较长，为90-100天。图2-1研究区位置与水库Figure2-1Researcharealocationandreservoir2.2.2样品采集与测定方法本研究于2019年融冰期（3月14-19日）、非融冰期（5月22-27日；7月5-10日；
西北农林科技大学硕士学位论文12mL），同时关闭三通阀，保证玻璃瓶气密性。收集水平面下5cm的水样400mL,剩余230mL充满空气，盖上橡胶塞，橡胶塞顶部开两个孔，内嵌橡胶管，上部用三通阀控制，水样收集完毕后，关闭三通阀，剧烈摇晃瓶身1-2分钟，使水和空气中的气体达到平衡，然后将橡胶管与Li-850进行连接，打开三通阀，气体进入Li-850分析仪，形成闭合回路（在接入仪器时，避免人为呼吸干扰），每个时间点测量3次，然后计算平均值。重复测量变异率<3%。再根据CO2的溶解度常数、摇瓶前后的pH、水温以及顶空比，计算出原始地表水的pCO2（Weiss,1974）。图2-2顶空瓶示意图（杨欢，2015）Figure2-2HeadspacebottleSchematic(杨欢，2015)利用静态箱Li-850红外H2O/CO2分析仪（USA,Li-COR公司生产）测定水-气界面CO2逸出。静态箱体积0.018m3，覆盖水面面积0.09m2，周围裹上锡纸和自制水面悬浮器，防止太阳照射影响，并确保箱体能够稳定漂浮在水面上。静态箱内部嵌有温度计，记录监测时腔板内温度。在箱体顶部连接硅胶管。测量时，将Li-850打开，连接12V供电电瓶，同时将静态箱举起，待大气与箱内气体平衡时，将箱体放置在水面上，保持稳定，再将两根硅胶管接入Li-850接口，预热后仪器开始监测，Li-850每隔1秒记录一次CO2浓度，连续记录6-10min，选择呈线性升高趋势的数值进行计算。FCO2计算公式为（Frankignoulleetal.,1988）：F(CO2)=dp(CO2)dt×VRTS2-1式中：F(CO2)为CO2的逸出通量（μmolm-2s-1）；dp(CO2)dt表示pCO2在腔板中累计的斜率（μatms-1）；V为腔板体积（m3）；R为气体常数（m3atmK-1mol-1）；T为腔板内温度（K）；S为腔板覆盖水面的面积（m2）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]光照水库夏季分层期间二氧化碳分压分布特征[J]. 曹玉平,袁热林,焦树林,张倩,邓飞艳. 环境科学与技术. 2018(06)
[2]广东新丰江水库表层水体CO2分压及其影响因素[J]. 周梅,叶丽菲,张超,李元,唐文魁,高全洲. 湖泊科学. 2018(03)
[3]三峡库区主要河流秋季pCO2及其影响因素[J]. 罗佳宸,毛瑢,李思悦. 环境科学. 2018(07)
[4]长江下游河-湖系统溶解性有机碳化学组成、变化特征及其与二氧化碳分压的关系[J]. 吕书丛,焦茹媛,王芳,余其彪,李新艳,张路,晏维金. 环境科学学报. 2018(05)
[5]黄河源区水库二氧化碳逸出暖季变化规律及影响因素分析——以刘家峡水库为例[J]. 宫辰,杨现坤,田明扬,苏元戎,李凌宇,冉立山,刘少达,于瑞宏,胡海珠,吕喜玺. 环境科学学报. 2018(07)
[6]黄河二氧化碳逸出时空变化及其影响因素——以头道拐水文站为例[J]. 李凌宇,于瑞宏,田明扬,胡海珠,张笑欣,冉立山,杨现坤,吕喜玺. 生态学报. 2017(22)
[7]夏季朱衣河二氧化碳分压分布特征及影响因素分析[J]. 梁顺田,王雨春,胡明明,王启文. 中国水利水电科学研究院学报. 2017(02)
[8]水库温室气体排放及其影响因素研究[J]. 张巍伟. 黑龙江水利科技. 2017(01)
[9]隔河岩水库二氧化碳通量时空变化及影响因素[J]. 赵登忠,谭德宝,李翀,申邵洪. 环境科学. 2017(03)
[10]快速融冰背景下北冰洋夏季表层海水CO2分压的变异假设[J]. 陈立奇,祁第,高众勇,詹力扬,孙恒,许苏清,张远辉,汪燕敏. 科学通报. 2016(21)
博士论文
[1]黄河干流碳输运及人类活动对其影响[D]. 王亮.中国海洋大学 2014
[2]哈尔滨周边泥炭型水库水—气界面CO2通量研究[D]. 吕东珂.东北林业大学 2013
硕士论文
[1]黄河中游pCO2的时空变化特征研究[D]. 杨欢.内蒙古大学 2015
[2]新丰江水库二氧化碳分压及其通量[D]. 叶丽菲.中山大学 2014
[3]胶州湾春、夏季表层水体pCO2分布及季节演变[D]. 王文松.中国海洋大学 2013
[4]秋季北黄海表层海水pCO2分布及其控制机制探讨[D]. 郭朝.中国海洋大学 2009
[5]太湖水—气界面温室气体通量及时空变化特征研究[D]. 李香华.河海大学 2005
本文编号：3488810
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/qxxlw/3488810.html
