黃土高原小型水庫(kù)pCO 2 及CO 2 逸出通量時(shí)空變化特征
發(fā)布時(shí)間:2021-11-11 11:52
水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)對(duì)二氧化碳排放有重要貢獻(xiàn)。然而,由于水庫(kù)類(lèi)型多樣以及缺乏高時(shí)間分辨率的監(jiān)測(cè),全球水庫(kù)二氧化碳排放的估算仍然存在很大的不確定性。本研究以黃土高原小型水庫(kù)為研究對(duì)象,采用Li-850靜態(tài)箱法,于2019年3月、5月、7月、8月和10月,對(duì)南溝水庫(kù)水體CO2分壓(pCO2)和水-氣界面CO2逸出(FCO2)分別進(jìn)行了5天200次晝夜監(jiān)測(cè),同時(shí)測(cè)定了各種水體理化指標(biāo),在對(duì)FCO2進(jìn)行量化的基礎(chǔ)上,著重對(duì)比了水體pCO2、FCO2的時(shí)空變化特征及晝夜差異,系統(tǒng)分析了水體pCO2、FCO2的影響因素,揭示水庫(kù)與大氣之間的“源”“匯”關(guān)系,本研究的主要結(jié)論如下:(1)南溝水庫(kù)各種水環(huán)境因子pH、葉綠素(Chl a)、溶解氧(DO)、溶解有機(jī)碳(DOC)、溶解無(wú)機(jī)碳(DIC)、水溫等具有明顯的季節(jié)變化特征。水體總體呈弱堿性。Chl a、DO、DIC、水溫等均隨季節(jié)變化較大,水體DIC含量極高。p...
【文章來(lái)源】:西北農(nóng)林科技大學(xué)陜西省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:73 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
水庫(kù)系統(tǒng)碳循環(huán)過(guò)程(呂東柯,2013)
西北農(nóng)林科技大學(xué)碩士學(xué)位論文10將南溝水庫(kù)CO2排放量、年排放范圍與世界其它地區(qū)不同溫度帶水庫(kù)排放量進(jìn)行對(duì)比;通過(guò)分析地理氣候、淹沒(méi)土壤類(lèi)型、庫(kù)齡、流域土地利用類(lèi)型和采樣方式的異同,揭示南溝水庫(kù)排放水平及探討可能原因。2.2材料與方法2.2.1研究區(qū)概況研究區(qū)薛岔南溝流域(36°54′N(xiāo)-36°58′N(xiāo),108°24′E-108°26′E)位于黃土高原中部吳起縣境內(nèi)(圖2-1),北洛河流域上游,是典型的黃土高原丘陵區(qū),流域面積約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),該流域土壤富含碳酸鹽(Zhangetal.,1995)。土地利用類(lèi)型主要以林地、坡耕地為主,草地為輔。南溝水庫(kù)始建于1968年,1970年建成之后開(kāi)始蓄水,水域面積0.3km2,濕地面積0.13km2;總岸線長(zhǎng)2.6km,平均寬度為90-120m,平均水深2m(最深處2.2m)。南溝水庫(kù)水質(zhì)清澈,水岸有零星植被生長(zhǎng),年際水位變化不大,封凍期較長(zhǎng),為90-100天。圖2-1研究區(qū)位置與水庫(kù)Figure2-1Researcharealocationandreservoir2.2.2樣品采集與測(cè)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;
西北農(nóng)林科技大學(xué)碩士學(xué)位論文12mL),同時(shí)關(guān)閉三通閥,保證玻璃瓶氣密性。收集水平面下5cm的水樣400mL,剩余230mL充滿空氣,蓋上橡膠塞,橡膠塞頂部開(kāi)兩個(gè)孔,內(nèi)嵌橡膠管,上部用三通閥控制,水樣收集完畢后,關(guān)閉三通閥,劇烈搖晃瓶身1-2分鐘,使水和空氣中的氣體達(dá)到平衡,然后將橡膠管與Li-850進(jìn)行連接,打開(kāi)三通閥,氣體進(jìn)入Li-850分析儀,形成閉合回路(在接入儀器時(shí),避免人為呼吸干擾),每個(gè)時(shí)間點(diǎn)測(cè)量3次,然后計(jì)算平均值。重復(fù)測(cè)量變異率<3%。再根據(jù)CO2的溶解度常數(shù)、搖瓶前后的pH、水溫以及頂空比,計(jì)算出原始地表水的pCO2(Weiss,1974)。圖2-2頂空瓶示意圖(楊歡,2015)Figure2-2HeadspacebottleSchematic(楊歡,2015)利用靜態(tài)箱Li-850紅外H2O/CO2分析儀(USA,Li-COR公司生產(chǎn))測(cè)定水-氣界面CO2逸出。靜態(tài)箱體積0.018m3,覆蓋水面面積0.09m2,周?chē)襄a紙和自制水面懸浮器,防止太陽(yáng)照射影響,并確保箱體能夠穩(wěn)定漂浮在水面上。靜態(tài)箱內(nèi)部嵌有溫度計(jì),記錄監(jiān)測(cè)時(shí)腔板內(nèi)溫度。在箱體頂部連接硅膠管。測(cè)量時(shí),將Li-850打開(kāi),連接12V供電電瓶,同時(shí)將靜態(tài)箱舉起,待大氣與箱內(nèi)氣體平衡時(shí),將箱體放置在水面上,保持穩(wěn)定,再將兩根硅膠管接入Li-850接口,預(yù)熱后儀器開(kāi)始監(jiān)測(cè),Li-850每隔1秒記錄一次CO2濃度,連續(xù)記錄6-10min,選擇呈線性升高趨勢(shì)的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。FCO2計(jì)算公式為(Frankignoulleetal.,1988):F(CO2)=dp(CO2)dt×VRTS2-1式中:F(CO2)為CO2的逸出通量(μmolm-2s-1);dp(CO2)dt表示pCO2在腔板中累計(jì)的斜率(μatms-1);V為腔板體積(m3);R為氣體常數(shù)(m3atmK-1mol-1);T為腔板內(nèi)溫度(K);S為腔板覆蓋水面的面積(m2)。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]光照水庫(kù)夏季分層期間二氧化碳分壓分布特征[J]. 曹玉平,袁熱林,焦樹(shù)林,張倩,鄧飛艷. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù). 2018(06)
[2]廣東新豐江水庫(kù)表層水體CO2分壓及其影響因素[J]. 周梅,葉麗菲,張超,李元,唐文魁,高全洲. 湖泊科學(xué). 2018(03)
[3]三峽庫(kù)區(qū)主要河流秋季pCO2及其影響因素[J]. 羅佳宸,毛瑢,李思悅. 環(huán)境科學(xué). 2018(07)
[4]長(zhǎng)江下游河-湖系統(tǒng)溶解性有機(jī)碳化學(xué)組成、變化特征及其與二氧化碳分壓的關(guān)系[J]. 呂書(shū)叢,焦茹媛,王芳,余其彪,李新艷,張路,晏維金. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2018(05)
[5]黃河源區(qū)水庫(kù)二氧化碳逸出暖季變化規(guī)律及影響因素分析——以劉家峽水庫(kù)為例[J]. 宮辰,楊現(xiàn)坤,田明揚(yáng),蘇元戎,李凌宇,冉立山,劉少達(dá),于瑞宏,胡海珠,呂喜璽. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2018(07)
[6]黃河二氧化碳逸出時(shí)空變化及其影響因素——以頭道拐水文站為例[J]. 李凌宇,于瑞宏,田明揚(yáng),胡海珠,張笑欣,冉立山,楊現(xiàn)坤,呂喜璽. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2017(22)
[7]夏季朱衣河二氧化碳分壓分布特征及影響因素分析[J]. 梁順田,王雨春,胡明明,王啟文. 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2017(02)
[8]水庫(kù)溫室氣體排放及其影響因素研究[J]. 張巍偉. 黑龍江水利科技. 2017(01)
[9]隔河巖水庫(kù)二氧化碳通量時(shí)空變化及影響因素[J]. 趙登忠,譚德寶,李翀,申邵洪. 環(huán)境科學(xué). 2017(03)
[10]快速融冰背景下北冰洋夏季表層海水CO2分壓的變異假設(shè)[J]. 陳立奇,祁第,高眾勇,詹力揚(yáng),孫恒,許蘇清,張遠(yuǎn)輝,汪燕敏. 科學(xué)通報(bào). 2016(21)
博士論文
[1]黃河干流碳輸運(yùn)及人類(lèi)活動(dòng)對(duì)其影響[D]. 王亮.中國(guó)海洋大學(xué) 2014
[2]哈爾濱周邊泥炭型水庫(kù)水—?dú)饨缑鍯O2通量研究[D]. 呂東珂.東北林業(yè)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]黃河中游pCO2的時(shí)空變化特征研究[D]. 楊歡.內(nèi)蒙古大學(xué) 2015
[2]新豐江水庫(kù)二氧化碳分壓及其通量[D]. 葉麗菲.中山大學(xué) 2014
[3]膠州灣春、夏季表層水體pCO2分布及季節(jié)演變[D]. 王文松.中國(guó)海洋大學(xué) 2013
[4]秋季北黃海表層海水pCO2分布及其控制機(jī)制探討[D]. 郭朝.中國(guó)海洋大學(xué) 2009
[5]太湖水—?dú)饨缑鏈厥覛怏w通量及時(shí)空變化特征研究[D]. 李香華.河海大學(xué) 2005
本文編號(hào):3488810
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【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
水庫(kù)系統(tǒng)碳循環(huán)過(guò)程(呂東柯,2013)
西北農(nóng)林科技大學(xué)碩士學(xué)位論文10將南溝水庫(kù)CO2排放量、年排放范圍與世界其它地區(qū)不同溫度帶水庫(kù)排放量進(jìn)行對(duì)比;通過(guò)分析地理氣候、淹沒(méi)土壤類(lèi)型、庫(kù)齡、流域土地利用類(lèi)型和采樣方式的異同,揭示南溝水庫(kù)排放水平及探討可能原因。2.2材料與方法2.2.1研究區(qū)概況研究區(qū)薛岔南溝流域(36°54′N(xiāo)-36°58′N(xiāo),108°24′E-108°26′E)位于黃土高原中部吳起縣境內(nèi)(圖2-1),北洛河流域上游,是典型的黃土高原丘陵區(qū),流域面積約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),該流域土壤富含碳酸鹽(Zhangetal.,1995)。土地利用類(lèi)型主要以林地、坡耕地為主,草地為輔。南溝水庫(kù)始建于1968年,1970年建成之后開(kāi)始蓄水,水域面積0.3km2,濕地面積0.13km2;總岸線長(zhǎng)2.6km,平均寬度為90-120m,平均水深2m(最深處2.2m)。南溝水庫(kù)水質(zhì)清澈,水岸有零星植被生長(zhǎng),年際水位變化不大,封凍期較長(zhǎng),為90-100天。圖2-1研究區(qū)位置與水庫(kù)Figure2-1Researcharealocationandreservoir2.2.2樣品采集與測(cè)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;
西北農(nóng)林科技大學(xué)碩士學(xué)位論文12mL),同時(shí)關(guān)閉三通閥,保證玻璃瓶氣密性。收集水平面下5cm的水樣400mL,剩余230mL充滿空氣,蓋上橡膠塞,橡膠塞頂部開(kāi)兩個(gè)孔,內(nèi)嵌橡膠管,上部用三通閥控制,水樣收集完畢后,關(guān)閉三通閥,劇烈搖晃瓶身1-2分鐘,使水和空氣中的氣體達(dá)到平衡,然后將橡膠管與Li-850進(jìn)行連接,打開(kāi)三通閥,氣體進(jìn)入Li-850分析儀,形成閉合回路(在接入儀器時(shí),避免人為呼吸干擾),每個(gè)時(shí)間點(diǎn)測(cè)量3次,然后計(jì)算平均值。重復(fù)測(cè)量變異率<3%。再根據(jù)CO2的溶解度常數(shù)、搖瓶前后的pH、水溫以及頂空比,計(jì)算出原始地表水的pCO2(Weiss,1974)。圖2-2頂空瓶示意圖(楊歡,2015)Figure2-2HeadspacebottleSchematic(楊歡,2015)利用靜態(tài)箱Li-850紅外H2O/CO2分析儀(USA,Li-COR公司生產(chǎn))測(cè)定水-氣界面CO2逸出。靜態(tài)箱體積0.018m3,覆蓋水面面積0.09m2,周?chē)襄a紙和自制水面懸浮器,防止太陽(yáng)照射影響,并確保箱體能夠穩(wěn)定漂浮在水面上。靜態(tài)箱內(nèi)部嵌有溫度計(jì),記錄監(jiān)測(cè)時(shí)腔板內(nèi)溫度。在箱體頂部連接硅膠管。測(cè)量時(shí),將Li-850打開(kāi),連接12V供電電瓶,同時(shí)將靜態(tài)箱舉起,待大氣與箱內(nèi)氣體平衡時(shí),將箱體放置在水面上,保持穩(wěn)定,再將兩根硅膠管接入Li-850接口,預(yù)熱后儀器開(kāi)始監(jiān)測(cè),Li-850每隔1秒記錄一次CO2濃度,連續(xù)記錄6-10min,選擇呈線性升高趨勢(shì)的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算。FCO2計(jì)算公式為(Frankignoulleetal.,1988):F(CO2)=dp(CO2)dt×VRTS2-1式中:F(CO2)為CO2的逸出通量(μmolm-2s-1);dp(CO2)dt表示pCO2在腔板中累計(jì)的斜率(μatms-1);V為腔板體積(m3);R為氣體常數(shù)(m3atmK-1mol-1);T為腔板內(nèi)溫度(K);S為腔板覆蓋水面的面積(m2)。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]光照水庫(kù)夏季分層期間二氧化碳分壓分布特征[J]. 曹玉平,袁熱林,焦樹(shù)林,張倩,鄧飛艷. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù). 2018(06)
[2]廣東新豐江水庫(kù)表層水體CO2分壓及其影響因素[J]. 周梅,葉麗菲,張超,李元,唐文魁,高全洲. 湖泊科學(xué). 2018(03)
[3]三峽庫(kù)區(qū)主要河流秋季pCO2及其影響因素[J]. 羅佳宸,毛瑢,李思悅. 環(huán)境科學(xué). 2018(07)
[4]長(zhǎng)江下游河-湖系統(tǒng)溶解性有機(jī)碳化學(xué)組成、變化特征及其與二氧化碳分壓的關(guān)系[J]. 呂書(shū)叢,焦茹媛,王芳,余其彪,李新艷,張路,晏維金. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2018(05)
[5]黃河源區(qū)水庫(kù)二氧化碳逸出暖季變化規(guī)律及影響因素分析——以劉家峽水庫(kù)為例[J]. 宮辰,楊現(xiàn)坤,田明揚(yáng),蘇元戎,李凌宇,冉立山,劉少達(dá),于瑞宏,胡海珠,呂喜璽. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2018(07)
[6]黃河二氧化碳逸出時(shí)空變化及其影響因素——以頭道拐水文站為例[J]. 李凌宇,于瑞宏,田明揚(yáng),胡海珠,張笑欣,冉立山,楊現(xiàn)坤,呂喜璽. 生態(tài)學(xué)報(bào). 2017(22)
[7]夏季朱衣河二氧化碳分壓分布特征及影響因素分析[J]. 梁順田,王雨春,胡明明,王啟文. 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院學(xué)報(bào). 2017(02)
[8]水庫(kù)溫室氣體排放及其影響因素研究[J]. 張巍偉. 黑龍江水利科技. 2017(01)
[9]隔河巖水庫(kù)二氧化碳通量時(shí)空變化及影響因素[J]. 趙登忠,譚德寶,李翀,申邵洪. 環(huán)境科學(xué). 2017(03)
[10]快速融冰背景下北冰洋夏季表層海水CO2分壓的變異假設(shè)[J]. 陳立奇,祁第,高眾勇,詹力揚(yáng),孫恒,許蘇清,張遠(yuǎn)輝,汪燕敏. 科學(xué)通報(bào). 2016(21)
博士論文
[1]黃河干流碳輸運(yùn)及人類(lèi)活動(dòng)對(duì)其影響[D]. 王亮.中國(guó)海洋大學(xué) 2014
[2]哈爾濱周邊泥炭型水庫(kù)水—?dú)饨缑鍯O2通量研究[D]. 呂東珂.東北林業(yè)大學(xué) 2013
碩士論文
[1]黃河中游pCO2的時(shí)空變化特征研究[D]. 楊歡.內(nèi)蒙古大學(xué) 2015
[2]新豐江水庫(kù)二氧化碳分壓及其通量[D]. 葉麗菲.中山大學(xué) 2014
[3]膠州灣春、夏季表層水體pCO2分布及季節(jié)演變[D]. 王文松.中國(guó)海洋大學(xué) 2013
[4]秋季北黃海表層海水pCO2分布及其控制機(jī)制探討[D]. 郭朝.中國(guó)海洋大學(xué) 2009
[5]太湖水—?dú)饨缑鏈厥覛怏w通量及時(shí)空變化特征研究[D]. 李香華.河海大學(xué) 2005
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