太湖地区河流氧化亚氮排放特征及其关键影响因素研究

N2O是一种重要的温室气体，也是臭氧层破坏的最大元凶。当前关于N2O的研究多集中于森林、草地和农田系统，而河流也是N2O的一个重要排放源。但其影响因素众多，关键影响因子尚未完全清楚，目前排放量估算也不能反映其时空特征。因此，本研究拟在河网密布的太湖地区选择水体富含活化氮的典型河流为研究对象，根据时间、空间及水体环境中控制河流N2O排放的主要影响因子如水体硝氮浓度、溶解氧浓度、沉积物碳氮比的分布特征选择监测点，研究N2O排放量的时空变化及与各影响因子的关系，用逐步回归方法提取主控因子；通过室内培养试验，验证各主控因子并建立与N2O通量的数学关系，估算太湖地区河流N2O的排放量并阐明其时空特征。该研究：1）根据预设因子联立野外和室内实验，能高效省时省力揭示其主控因子；2）突破了现有IPCC用单一影响因子估算方法的不合理性，有望较大提高太湖地区河流N2O估算的精度，填补该区河流N2O研究的不足。

氧化亚氮（N2O）是一种重要的温室气体，也是导致臭氧层破坏的最大元凶。河流是重要的人为活化氮输送通道和N2O产生源，太湖地区又是典型的河网地带，然而，当前IPCC排放系数法估算河流N2O有很大的不合理性和不确定性。基于此，本项目在太湖地区研究了河流N2O排放的小时与年际变异特征及其影响因子。通过72小时高频率监测实验，研究表明河流N2O排放速率、溶解N2O浓度、水化学因子都有显著的日际变化特征，其影响因素为pH, DO, NH4+, SO42-, 温度。为减少观测频率又保证研究精度，我们应用土壤物理学时间稳定性方法，首次提出了河流N2O排放空间稳定性的概念，研究了采样时间对河流N2O估算的影响。结果表明白天采样可能高估而晚上可能低估河流N2O排放，但是晚上河流N2O排放速率的空间稳定性较强，河流N2O排放的空间稳定性受DO, NH4+-N, Cl-, SO42-的影响，早上5:00和晚上19:00是河流N2O排放速率空间稳定性的采样时间点，能准确代表该天河流N2O的平均速率。通过句容稻作农业流域不同类型的水体（池塘、水库、河流）以及句容河定点2年的监测研究，发现句容稻作农业流域水体N2O排放量很少，年均排放238.7 kg N2O-N，占总N2O排放量的1.2%，水体反硝化除氮量的0.5%。但是下游的句容河N2O排放量较大，16个监测点N2O平均排放速率为27 ug N2O-N hr-1 m-2，且有明显的季节与空间变化规律，表现为夏季与城区排放速率高，春季与农业区排放速率低，室内控制实验与拟合实验均表明其主要影响因子为水体硝氮浓度与温度。为进一步准确估算区域河流N2O排放量，我们收集了已发表的河流N2O–N/NO3–N与河流长度数据，发现N2O–N/NO3–N可以用河流长度的符合米氏方程（R2=0.74）来预测，该方法与IPCC方法比较，能大大的缩小河流N2O排放估算结果的不合理性和不确定性。因此，河流长度可应用于尺度扩展以提高区域或全球河流N2O排放的估算精度。

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