脱甲河水系CH4关键产生途径及其稳定碳同位素特征

摘要：

为明确脱甲河溶存CH4关键产生途径,明晰水系碳同位素组成及其分布特征,为小流域CH4排放估算和减排提供数据支撑.利用双层扩散模型法估算了CH4浓度和传输通量,研究了周年内脱甲河4级河段(S1～S4)水体CH4通量的时空分布及其主控环境因子;运用稳定同位素方法探究了溶存CH4关键产生途径,分析了溶解CH4、悬浮颗粒物和沉积物有机质δ13C分布特征.结果表明:水体pH均值为(7.27±0.03),各河段四季差异均显著;溶解氧(DO)在0.43～13.99 mg·L-1内变化,S1河段DO浓度最高且夏、秋季差异显著,其他河段均为冬与春、夏、秋季差异显著;可溶性有机碳(DOC)变化范围是0.34～8.32 mg·L-1,由S1至S4河段总体呈递增趋势;水体电导率(EC)和氧化还原电位(ORP)变化范围分别是17 ～ 436μS·cm-1和-52.30～674.10 mV,各河段差异明显;铵态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)浓度分别在0.30～ 1.35(平均0.90±0.10)mg·L-1和0.82 ～ 2.45(平均1.62±0.16)mg·L-1内变化.溶存CH4浓度和传输通量变化范围分别是0～ 5.28(平均0.46±0.06)μmol·L-1和-0.34～619.72(平均53.88±7.15)μg C·m-2·h-1;均存在时空变化且变异规律相似,为春季＞冬季＞夏季＞秋季,S2＞S3＞S4＞S1.通量与水体铵态氮和DOC浓度均呈显著正相关.各级河段均以乙酸发酵产甲烷途径为主导,但不同河段差异明显,乙酸发酵途径产CH4贡献率以S1河段最高(87％),其次为S4(81％),S2、S3分别达到78％和76％.溶存CH4、悬浮颗粒物和沉积物有机质的δ13C均值分别为-41.64‰± 1.91‰、-14.07‰±1.06‰和-26.20‰±1.02‰,溶存甲烷δ13C与沉积物有机质的δ13C呈显著正相关,与其传输通量呈极显著负相关.

关键词：脱甲河、CH4、扩散、产生途径、稳定碳同位素

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资助基金：国家自然科学基金项目41475129,41775157;国家发改委CDM基金项目2014081

在线出版日期：2018-08-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1450-1460