冬季中国平原河网水体溶存甲烷和氧化亚氮浓度及排放最新研究进展

CH4和N2O是京都议定书规定的主要削减的温室气体，据世界气象组织（WMO）发布的《温室气体公报》显示，2011年全球CH4和N2O的平均浓度分别是工业革命前（1750）的259%和120%。最新研究结果表明：冬季中国平原河网水体溶存CH4和N2O的浓度值都很高，呈高度过饱和状态；河网水-气界面CH4和N2O排放通量均呈现出市区高、郊区和农村低的空间分布规律，污染严重的河流已显然成为大气CH4和N2O的潜在排放源。

华东师范大学与天津师范大学的联合科研团队，以长江三角洲上海地区和海河流域天津地区水网为研究对象，对冬季河网表层水体溶存CH4和N2O浓度、饱和度及水-气界面排放通量进行了研究，相关研究成果在线发表在2013年的《中国科学：化学》，题为“冬季平原河网水体溶存甲烷和氧化亚氮浓度特征及排放通量”。领导该联合研究团队的是华东师范大学资源与环境科学学院副教授王东启，主要研究人员包括胡蓓蓓、谭永洁、邓焕广、李扬杰、虞中杰和陈振楼等。此前，中国国内仅有夏季河网三角洲地区温室气体的排放估算，缺乏冬季温室气体排放的估算；并且相关领域研究范围主要集中在长江流域、珠江、胶州湾附近河流和海南岛近海流域，对位于典型东亚温带季风区、城市化快速发展的海河流域研究较少，有关排污河的相关研究更少。目前的研究认为河流水体CH4和N2O主要来自沉积物而不是水体本身。沉积物中的CH4主要产生于乙酸发酵和加H2氧化，N2O则来源于硝化和反硝化过程，以及NO3-的异化还原过程和NH4+的厌氧氧化过程。

上海和天津分别位于长江水系和海河流域下游，区域内水网稠密，作为两个典型气候和地理分区，上海和天津河网水-气界面的CH4和N2O排放通量数据必定在中国CH4和N2O的源汇通量清单中占据重要地位。该研究选取上海及天津河网为研究对象，对其冬季水体中溶存CH4和N2O的浓度、饱和度及排放通量的空间变化特征进行对比研究，通过各环境因子与CH4和N2O浓度的相关分析，探讨亚热带季风区和温带季风区各种环境因素对CH4和N2O浓度的影响。研究表明，冬季中国平原河网水-气界面CH4和N2O气体出现净排放，且排放量很高，即河流是大气CH4和N2O的净源。上海和天津两地河网的温室气体排放量具有很大的空间差异，这主要是由河流环境因素的差异性造成。河流的水质环境可以控制水体中溶存的温室气体含量，如水温、水体溶解氧（DO）、铵氮（NH4+）及硝酸盐（NO3-）和亚硝酸盐（NO2-）氮浓度等往往成为控制水体CH4和N2O浓度的主要因素，进而决定着这两种气体向大气中的排放。通常环境污染越严重，河流CH4和N2O的排放量越大。中国平原河网中的CH4和N2O可能主要来源于河底沉积物的原位产生，也可能来源于外部含气废水的输入。

研究对估算中国CH4和N2O源汇清单、研究不同类型的河流水体CH4和N2O环境地球化学循环及降低温室气体排放具有重要意义。作为该研究项目的主要负责人，王东启表示：“随着经济的发展，人口向城市的聚集，河流污染加剧，有机质在河流底泥中大量积累、水体活性氮浓度不断升高，使得河流成为温室气体不可忽视的排放源。尤其在沿海和三角洲地区，这一区域是经济发展较快，同时又是河流分布密集的区域，来自水体排放的温室气体将会是这一区域温室气体排放清单重要的组成。” (EurekAlert!)