巢湖流域不同污染类型河流N2O溶存浓度及释放能量研究

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随着全球变暖趋势越来越明显,温室气体的排放也引起了人们的高度重视。氧化亚氮(N2O)是一种重要的温室气体,也是破坏大气臭氧层的主要物质之一。受人类活动影响,河流氮负荷量急剧增加,极大促进了N2O的产生和释放,大量研究表明,河流已成为大气中N2O的主要来源之一。  本文选取了巢湖流域三种不同污染类型河流(城市废水污染型河流:南淝河、二十埠河;乡镇废水污染型河流:店埠河、十五里河;农业面源污染型河流:派河、丰乐河、杭埠河)为研究对象,并于2013年1月至2013年12月每月采样观测。文章研究了河流水质污染程度及主要污染因子;不同污染类型河流N2O溶存浓度的时空变化,及与影响因子之间的关系;估算了不同类型河流水-气界面N2O释放通量的时空变化,分析比较不同估算模型N2O释放通量差异,并对不同生态系统N2O释放通量进行总结;使用IPCC推荐方法和修正后方法计算河流N2O释放系数,对不同污染类型河流N2O释放系数实测值与IPCC建议值进行了比较分析。主要研究结论如下:  (1)对7条河流污染因子进行了测试,氨氮、硝态氮、总磷、CODMn、BOD5、溶解氧、pH值变化范围分别为0.06~32.13 mg/L、0~17.90 mg/L、0.035~3.436mg/L、3.3~22.1 mg/L、0.8~38.5 mg/L、0.20~14.72 mg/L、6.60~8.56;平均值分别为(7.78±8.40) mg/L、(2.27±3.24) mg/L、(0.825±0.845) mg/L、(9.39±4.82)mg/L、(8.1±7.6)mg/L、(3.83±2.93) mg/L、7.59±0.43。其中,十五里河污染最为严重,且除丰乐河与杭埠河外,其余5条河流首要污染因子均为氨氮。  (2)三种不同污染类型河流N2O溶存浓度及饱和度最大的是城市废水污染型河流,其次为乡镇废水污染型河流,农业面源污染型河流值最小。三种类型河流N2O浓度及饱和度均值分别为(266.27±292.30)、(145.84±193.24)、(42.72±38.06) nmol/L,(2964±3267)、(1426±1717)、(497±473)%。且7条入湖河流N2O饱和度均大于100%,是大气中N2O的释放源。且夏季最低,冬季最高。  (3)使用BO04方法计算河流水-气界面N2O释放通量,三种污染型河流N2O释放量差异明显,均值分别为(741.01±826.46)、(405.38±564.61)、(101.54±112.62)μg N2O-N/(m2·h)。季节变化趋势与N2O溶存浓度相同,夏季最低,冬季最高。  (4)城市废水污染型河流N2O溶存浓度与水温呈显著负相关关系;乡镇废水型河流N2O溶存浓度与硝态氮呈显著正相关关系、与pH呈显著负相关关系;农业面源污染型河流N2O溶存浓度与氨氮、硝态氮、高锰酸盐指数呈显著正相关关系。三种污染类型河流N2O释放通量与环境因子相关性与N2O浓度类似。  (5)使用了五种不同的通量模型估算了河流水-气界面N2O释放量,结果相差很大。BO04方法估算通量最大,是LM86估算结果的20倍、W92a的3.1倍、W92b的3.9倍及RC01方法的2.4倍。  (6)总结了进年来我国不同生态系统N2O释放通量,并进行了比较,比较结果表明:包括河流在内的水生态系统及农田生态系统N2O释放量较高,森林、草地生态系统N2O释放量相对较低。  (7)使用IPCC方法估算了河流N2O排放系数,三种污染类型河流N2O排放系数分别为0.0070±0.0109、0.0046±0.0094、0.0020±0.0023。除农业面源污染型河流IPCC释放系数实测值与IPCC建议值0.0025较为接近外,其余两种河流污染类型河流排放系数实测值明显高于IPCC建议值。
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