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水力调控对湖泊甲烷扩散通量的影响

湖泊科学 2021年第2期33卷 561-570页

作者：肖启涛胡正华张弥王伟肖薇中国科学院南京地理与湖泊研究所中国科学院流域地理学重点实验室南京210008 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044

外源引水等水力调控措施常用于湖泊水环境综合整治中,作为人类施加到湖泊显著的外界活动,其对湖泊甲烷(CH_(4))扩散通量的影响鲜有报道.贡湖湾作为"引江济太"工程长江来水进入太湖的第一站,其CH_(4)通量变化是对水力调控的最好响应.基于... 详细信息

外源引水等水力调控措施常用于湖泊水环境综合整治中,作为人类施加到湖泊显著的外界活动,其对湖泊甲烷(CH_(4))扩散通量的影响鲜有报道.贡湖湾作为"引江济太"工程长江来水进入太湖的第一站,其CH_(4)通量变化是对水力调控的最好响应.基于2011年11月至2013年8月逐月的野外观测表明,贡湖湾平均CH_(4)扩散排放量为0.073 mmol/(m^(2)·d),显著高于参考水域(湖心区)CH_(4)排放量(均值:0.017 mmol/((m^(2)·d)).贡湖湾不同站点间CH_(4)通量也表现出显著差异,但湖心区域无此现象.贡湖湾和湖心2个区域的CH_(4)扩散通量均有明显的时间变化,且与水温呈显著正相关.但因受到外源来水的影响,贡湖湾CH_(4)通量时间变化的温度依赖性相对较低.总体上外源引水显著提高了湖体CH_(4)排放量,考虑到湖泊CH_(4)通量受内部因子和外部因子的综合协调影响,其潜在的控制机制还需要进一步探讨.

关键词：甲烷扩散通量外源引水时空变化影响因子太湖贡湖湾

唐岛湾网箱养殖区沉积物-水界面溶解无机氮的扩散通量

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环境科学 2007年第5期28卷 1001-1005页

作者：蒋增杰崔毅陈碧鹃中国水产科学研究院黄海水产研究所青岛266071

2004-08-2005-05分4个航次对唐岛湾网箱养殖区的10个站的沉积物间隙水和上覆水中的溶解无机氮营养盐(NH4+-N、NO3--N、NO2--N)进行了现场调查,并使用Fick第一定理对该海区沉积物-水界面溶解无机氮的扩散通量进行了估算.结果表明,网箱养... 详细信息

2004-08-2005-05分4个航次对唐岛湾网箱养殖区的10个站的沉积物间隙水和上覆水中的溶解无机氮营养盐(NH4+-N、NO3--N、NO2--N)进行了现场调查,并使用Fick第一定理对该海区沉积物-水界面溶解无机氮的扩散通量进行了估算.结果表明,网箱养殖区的上覆水和沉积物间隙水中溶解无机氮均以NO3--N为主,分别占溶解无机氮总量的73.34%和61.45%;上覆水中溶解无机氮(DIN)和NO3--N含量的季节变化趋势一致,在2004-10达到峰值,NH4+-N的季节变化稍有不同;间隙水中溶解无机氮(DIN)和NO3--N、NH4+-N的变化趋势一致,表现为从5月份到8月份含量逐渐增加,到10月份达到最大,然后到次年2月份又减少;上覆水和间隙水中NO2--N的含量随养殖进程表现为一个逐步积累的过程.NH4+-N、NO3--N和NO2--N在沉积物-海水界面上的扩散通量分别为5.46、-5.04、8.71μmol/(m2.d),NO2--N的扩散释放对唐岛湾网箱养殖区的水环境质量影响较大.

关键词：网箱养殖区上覆水间隙水无机氮扩散通量唐岛湾

基于不同模型的河口区水产养殖塘水-气界面CH_4气体传输速率及扩散通量研究

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湖泊科学 2019年第1期31卷 268-281页

作者：杨平张逸飞金宝石谭立山仝川湿润亚热带生态-地理过程教育部重点实验室福州350007 福建师范大学地理科学学院福州350007 福建师范大学亚热带湿地研究中心福州350007

模型估算法是水-气界面甲烷(CH_4)通量监测的主要方法.本研究选择6种不同的参数化模型方法估算了2015年6、8和10月两个亚热带河口养殖塘水-气界面CH_4传输速率(kx)及其扩散通量,探讨了河口养殖塘kx及CH_4扩散通量的变化特征和影响因子.... 详细信息

模型估算法是水-气界面甲烷(CH_4)通量监测的主要方法.本研究选择6种不同的参数化模型方法估算了2015年6、8和10月两个亚热带河口养殖塘水-气界面CH_4传输速率(kx)及其扩散通量,探讨了河口养殖塘kx及CH_4扩散通量的变化特征和影响因子.结果表明:研究期间,不同模型估算下的kx及其扩散通量均值在闽江河口养殖塘变化范围分别为1.60±0.75～6.29±1.30 cm/h和9.19±2.67～30.64±6.28μmol/(m2·h),在九龙江河口养殖塘的变化范围分别为0.89±0.19～6.07±0.61 cm/h和3.18±0.48～21.03±2.13μmol/(m2·h); kx及其扩散通量在两个河口区均呈现随时间推移而升高的特征;整个养殖期间,养殖塘水-气界面平均CH_4传输速率kx呈现闽江河口略高于九龙江河口(P>0.05),但水-气界面平均CH_4扩散通量呈现闽江河口显著高于九龙江河口的特征(P扩散通量变化的重要因子;不同模型估算出的河口养殖塘水-气界面CH_4传输速率kx存在差异,表明模型估算法获得的水-气界面CH_4扩散通量存在一定的不确定性.

关键词：甲烷气体传输速率扩散通量环境因素水产养殖塘亚热带河口

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河口沉积物孔隙水营养盐分布特征及扩散通量

水科学进展 2012年第6期23卷 815-821页

作者：董慧郑西来张健中国海洋大学环境科学与工程学院海洋环境与生态教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学环境科学与工程学院山东青岛266100

通过2010年夏季在李村河口潮滩区3个站位的采样分析,研究了孔隙水营养盐的分布特征,并利用Fick第一定律估算了沉积物-水界面间营养盐的扩散通量。结果表明,孔隙水营养盐在不同站位间质量浓度不同,呈现出自河口上游向下游逐渐降低的分布... 详细信息

通过2010年夏季在李村河口潮滩区3个站位的采样分析,研究了孔隙水营养盐的分布特征,并利用Fick第一定律估算了沉积物-水界面间营养盐的扩散通量。结果表明,孔隙水营养盐在不同站位间质量浓度不同,呈现出自河口上游向下游逐渐降低的分布趋势。NH4+-N质量浓度为26.21～53.10 mg/L,是孔隙水中营养盐的主要组分。沉积物中有机物的降解反应主要在还原状态下进行,营养盐质量浓度在垂向上的变化受有机质含量及沉积物氧化还原环境改变的综合影响。除NO3--N外其他营养盐均由沉积物向上覆水体扩散,沉积物是底层水体营养盐的重要来源。

关键词：营养盐沉积物孔隙水扩散通量

低温期浅水湖泊氮的分布及无机氮扩散通量:以白洋淀为例

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环境科学 2021年第6期42卷 2839-2847页

作者：文艳单保庆张文强中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049

本文以我国华北地区最大的浅水湖泊白洋淀为研究对象,探究其低温期沉积物-水界面无机氮的分布特征,分析沉积物孔隙水中无机氮扩散通量对上覆水水质的影响.结果表明,低温期白洋淀表层水总氮(TN)平均浓度范围为4.83~8.23mg·L^(-1),氨氮(N... 详细信息

本文以我国华北地区最大的浅水湖泊白洋淀为研究对象,探究其低温期沉积物-水界面无机氮的分布特征,分析沉积物孔隙水中无机氮扩散通量对上覆水水质的影响.结果表明,低温期白洋淀表层水总氮(TN)平均浓度范围为4.83~8.23mg·L^(-1),氨氮(NH_(4)^(+)-N)平均浓度维持在0.21~0.34 mg·L^(-1)之间,硝氮(NO_(3)^(-)-N)平均浓度在0.01~2.75 mg·L^(-1)之间.TN污染较严重,超过地表水Ⅴ类水质标准.表层沉积物TN平均含量在681~4365 mg·kg^(-1)之间,其中有机氮(TON)为氮素的主要存在形式,占总氮比例61.6%~93.1%.NH_(4)^(+)-N为无机氮(TIN)的主要存在形式,平均含量范围为28.9~116.3 mg·kg^(-1),NO_(3)^(-)-N含量整体较低,平均值范围为5.2~23.7 mg·kg^(-1).低温期白洋淀0~30 cm沉积物孔隙水中NH_(4)^(+)-N浓度是上覆水中的3~16倍,呈现逐渐累积趋势.沉积物-水界面NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(-)-N和NO_(2)--N扩散通量范围分别为-0.55~4.09、-1.44~3.67和-0.88~0.04 mg·(m^(2)·d)-1,冬季低温期仍具有潜在释放风险.低温期沉积物中积累大量的NH_(4)^(+)-N,可能会在温度升高后影响白洋淀上覆水体水质.因此研究低温期白洋淀沉积物-水界面氮的分布特征和沉积物中无机氮的内源释放风险对于改善白洋淀水质和认识浅水湖泊内源氮污染具有重要意义.

关键词：低温期浅水湖泊白洋淀无机氮扩散通量

山东省东平湖菹草(Potamogeton crispus)腐烂过程中水体温室气体溶存浓度及扩散通量变化

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湖泊科学 2020年第5期32卷 1484-1495页

作者：邓焕广刘涛鲁长娟张菊曹起孟姚昕聊城大学环境与规划学院聊城252000 山东省德州市自然资源局德州253073

为了解东平湖菹草(Potamogeton crispus)腐烂分解对水体温室气体溶存浓度和界面扩散通量的影响,于2016年5-7月在东平湖菹草腐烂期采集上覆水和沉积物柱样,测定上覆水和孔隙水中温室气体(N2O、CH4和CO2)的溶存浓度,采用Fick第一定律和双... 详细信息

为了解东平湖菹草(Potamogeton crispus)腐烂分解对水体温室气体溶存浓度和界面扩散通量的影响,于2016年5-7月在东平湖菹草腐烂期采集上覆水和沉积物柱样,测定上覆水和孔隙水中温室气体(N2O、CH4和CO2)的溶存浓度,采用Fick第一定律和双层模型计算沉积物-水-气界面扩散通量,同时分析上覆水和沉积物的理化性质,并采用网袋分解法于现场进行菹草腐烂分解试验,以探究东平湖菹草腐烂过程中温室气体溶存和扩散的主要影响因子及其主要来源.结果表明,菹草腐烂符合二次指数模型,分为快速衰减和慢速分解两个阶段;菹草腐烂过程中上覆水pH和亚硝态氮浓度表现为先降低后升高,而溶解氧、氨氮、硝态氮和可溶性正磷酸盐浓度则为先升高后下降,沉积物中铵态氮含量表现为先升高后降低,硝态氮为先降低后显著升高,有机质和p H呈降低-升高-降低的波动变化;上覆水中各温室气体浓度和水气界面扩散通量均表现为CO2>CH4>N2O,其扩散通量分别为5862.9±5441.4、31.15±41.3和0.15±0.57μmol/(m2·h),整体表现为大气温室气体的"源",并以碳排放为主;上覆水中N2O浓度和水-气界面扩散通量均先降低后升高,孔隙水中N2O浓度在快速和慢速分解阶段分别出现极大值(22.7和55.6 nmol/L),而其沉积物-水界面通量前期持续增加至腐烂结束后迅速降低;上覆水和孔隙水中CH4浓度及其各界面通量均表现为前期略有降低后持续升高;上覆水中CO2浓度和水-气界面通量表现为持续升高后降低并趋于稳定,而孔隙水中CO2呈波动变化,在菹草腐烂初期向孔隙水扩散,后期向上覆水扩散.水温是影响上覆水中温室气体浓度和水-气界面通量的主要因素;沉积物是水体N2O和CH4的主要来源,孔隙水中浓度是控制其沉积物-水界面扩散的重要因素;而上覆水中CO2呈现多源性,但以上覆水中有机物质的矿化为主.

关键词：温室气体溶存浓度扩散通量菹草腐烂东平湖

天津市滨海河流N_(2)O扩散通量及控制因子

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环境科学 2022年第3期43卷 1481-1491页

作者：汤梦瑶胡晓康王洪伟王云仓常素云王松庆钟继承中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008 中国科学院大学资源与环境学院北京100049 安徽师范大学环境科学与工程学院芜湖241000 天津市水利科学研究院天津300061

河流是大气温室气体重要的排放源.为了探讨天津市典型景观滨海河流N_(2)O释放空间特征及影响因素,以天津市6条不同土地利用类型的滨海河流为研究对象,通过顶空-气相色谱法测定了N_(2)O浓度、饱和度和扩散通量.结果表明,天津市不同景观河... 详细信息

河流是大气温室气体重要的排放源.为了探讨天津市典型景观滨海河流N_(2)O释放空间特征及影响因素,以天津市6条不同土地利用类型的滨海河流为研究对象,通过顶空-气相色谱法测定了N_(2)O浓度、饱和度和扩散通量.结果表明,天津市不同景观河流N_(2)O浓度都处于过饱和状态,表现为大气N_(2)O的源;N_(2)O浓度、饱和度和扩散通量均值为(23.85±15.20)nmol·L^(-1)、(309.71±197.38)%和(27.04±16.46)μmol·(m^(2)·d)^(-1),范围分别为12.70~115.69 nmol·L^(-1)、164%~1502%和9.17~244.79μmol·(m^(2)·d)^(-1).天津市不同土地利用类型河流N_(2)O浓度和扩散通量具有较大的空间异质性,表现为:排污河>城市河流>郊区河流>农业河流.天津滨海河流N_(2)O浓度主要受到盐度、氮磷营养元素和碳源的影响.NO_(3)^(-)-N和TP对N_(2)O扩散通量差异的贡献较大.天津河流N_(2)O产生和释放与氮循环过程密切相关,不同形态氮对河流N_(2)O扩散通量贡献存在差异.盐度梯度对城市河流和排污河N_(2)O释放产生相反的影响.天津河流排污河的N_(2)O扩散通量显著高于其他类型河流,未来由于城镇化的发展以及城市土地的扩张,更多的管理措施应聚焦于排污河的废水处理厂下游、城市河流的入海口和郊区河流的居民聚集区等热点区域,从而减少温室气体的释放.

关键词：海河流域滨海河流氧化亚氮浓度扩散通量

基于TBL模型的闽江口围垦养虾塘水-大气界面CO_2扩散通量估算

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环境科学 2019年第3期40卷 1188-1197页

作者：张逸飞杨平赵光辉李玲谭立山仝川福建师范大学地理科学学院福州350007 福建师范大学亚热带湿地研究中心福州350007 湿润亚热带生态地理过程教育部重点实验室福州350007

扩散模型是估算水生生态系统水-大气界面二氧化碳(CO_2)交换通量的重要手段.选取多种参数化方法对闽江口围垦养虾塘水-大气界面CO_2气体交换速率(k_x)及CO_2扩散通量进行估算,探讨闽江口围垦养虾塘k_x及CO_2扩散通量的变化特征及影响因... 详细信息

扩散模型是估算水生生态系统水-大气界面二氧化碳(CO_2)交换通量的重要手段.选取多种参数化方法对闽江口围垦养虾塘水-大气界面CO_2气体交换速率(k_x)及CO_2扩散通量进行估算,探讨闽江口围垦养虾塘k_x及CO_2扩散通量的变化特征及影响因素.结果表明:①养殖期水-大气界面CO_2气体交换速率及其扩散通量均呈现显著的时间变化特征,分别表现为10月> 9月> 11月> 7月> 8月和11月> 7月> 8月> 9月> 10月的变化趋势;②风速、pH、水体CO_2、DOC和叶绿素a(Chl-a)浓度是影响CO_2扩散通量时间变化特征的重要因素;③不同参数化方法计算得出的闽江口养虾塘水-大气界面CO_2扩散通量存在显著差异(P 扩散通量具有一定不确定性,综合分析认为模型RC01和CW03是估算闽江口围垦养虾塘水-大气界面CO_2扩散通量较为合适的方法.

关键词：闽江河口养虾塘二氧化碳扩散通量气体交换速率模型

水源水库沉积物间隙水营养盐分布特征及扩散通量

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环境工程学报 2016年第8期10卷 4357-4363页

作者：黄廷林刘飞史建超西安建筑科技大学环境与市政工程学院西安710055

为了阐明水源水库沉积物营养盐释放对水体富营养化的贡献,以周村水库为研究对象,探讨沉积物间隙水中氮、磷营养盐的分布特征,同时采用Fick第一定律对沉积物-水界面营养盐的扩散通量进行了估算。周村水库表层沉积物间隙水中NH+4-N的浓度... 详细信息

为了阐明水源水库沉积物营养盐释放对水体富营养化的贡献,以周村水库为研究对象,探讨沉积物间隙水中氮、磷营养盐的分布特征,同时采用Fick第一定律对沉积物-水界面营养盐的扩散通量进行了估算。周村水库表层沉积物间隙水中NH+4-N的浓度为6.47 to 16.82 mg·L^(-1),PO3-4-P的浓度在0.13 to 0.56 mg·L^(-1)之间,均远高于上覆水中的营养盐浓度,表明周村水库表层沉积物具有很大的营养盐释放潜能。Fick第一定律的计算结果表明,沉积物-水界面NH+4-N与PO3-4-P的扩散通量分别为62.831 to 133.231和0.364 to 1.271 mg·(m2·d)-1,研究区域中间隙水中的营养盐均由沉积物向上覆水扩散,沉积物是底层水体营养盐的重要来源。

关键词：水源水库间隙水营养盐沉积物-水界面扩散通量