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城市湖泊的甲烷排放时空变化及其与水文水质关系

作　者: 艾永平
导　师: 弓晓峰；王效科
学　校: 南昌大学
专　业: 环境科学
关键词: 城市湖泊 甲烷排放 时空变化 水文水质 水体富营养化
分类号: X524
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


大气甲烷（CH4）浓度的不断攀升引起了全球范围的关注。本论文对人为干扰较为严重的城市湖泊生态系统进行了CH4排放的研究,运用静态浮箱法和气相色谱分析法对城市湖泊的CH4排放通量进行测定,并综合现场样点的水文、水质、气象的观测数据及室内模拟培养实验,分析了水文水质对CH4排放的影响。研究发现北京市五环内城市湖泊上空CH4浓度水平较高,10个湖泊上空CH4浓度季节之间的差异性显著,4个典型湖泊连续变化具有一定的规律,大都在7-8月份出现峰值,3月初融冰时CH4浓度都会略有上升。10个湖泊夏、秋、春3个季节CH4平均排放通量为4.105±7.927 mg m-2 h-1,空间分布特征表现为一些历史久,面积小的湖泊CH4排放通量较高,湖泊水源较好、面积较大的湖泊CH4排放通量较低,而经人为修建或改建的较大湖泊CH4排放通量也较高。风速、底泥的pH和Eh是影响湖泊CH4排放空间分布的重要因素。4个典型湖泊年平均CH4排放通量为2.862±5.083 mg m-2 h-1,季节性连续变化表明CH4排放具有一定的时间变化规律,CH4排放期为3月到11月,其中高峰期为7到9月份,秋冬季节CH4排放通量很低;位于市中心的什刹海进入排放期较早;温度是影响湖泊CH4排放时间变化的主要因素。根据甲烷排放通量的空间和时间变化计算得北京市五环内城市湖泊CH4年排放量约为0.262-0.375Gg,占整个北京地区的0.1%。在整个北京地区CH4排放网格分布中属高CH4排放区,主要表现为季节性高CH4排放。环境变量与CH4排放通量的关系表明气温、水温和底泥温度与CH4排放通量之间呈正指数相关,底泥温度与CH4通量的指数级最高;CH4排放通量与水体的pH值弱相关,与水体中的TOC和BOD5具有一定的相关性;底质的Eh与CH4排放通量呈极显著负相关,在Eh＜-150 mv的时候是CH4排放通量的拐点。湖泊底质产CH4能力与CH4排放通量并不一致,什刹海是产CH4潜力最大的湖泊;正交模拟实验发现富营养化水体有助于CH4的产生,其中在COD含量较高而TN含量较低的状况下对CH4产生的促进作用最大。随着城市化的推进,城市湖泊产生的温室气体会有更多的增加,应当引起重视。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第1章 绪论  9-25
  1.1 文献综述  9-20
    1.1.1 全球甲烷排放现状  9-10
    1.1.2 城市生态系统  10-12
    1.1.3 城市湖泊  12-13
    1.1.4 湖泊甲烷排放过程  13-17
    1.1.5 湖泊甲烷的通量  17
    1.1.6 研究现状及发展动态  17-20
  1.2 甲烷排放通量研究技术及方法  20-22
  1.3 研究意义与目标  22-23
    1.3.1 研究意义  22-23
    1.3.2 研究目标  23
  1.4 研究思路与内容  23-25
第2章 北京市城市湖泊概况与研究方法  25-31
  2.1 北京市城市湖泊概况  25-26
  2.2 北京市城市湖泊水域面积状况  26-28
  2.3 材料与方法  28-31
    2.3.1 实验样点的选取  28-29
    2.3.2 野外观测方法  29
    2.3.3 实验室分析  29-30
    2.3.4 数据分析  30-31
第3章 北京市城市湖泊上空甲烷浓度水平  31-41
  3.1 北京城市湖泊的水文水质状况  31-33
    3.1.1 10个湖泊水文水质的空间分布特征  31-32
    3.1.2 典型湖泊水文水质季节特征  32-33
  3.2 湖泊上空甲烷浓度水平  33-35
  3.3 10个湖泊上空甲烷浓度季节性的空间分布特征  35-36
  3.4 典型湖泊上空甲烷浓度的连续变化特征  36-38
  3.5 影响湖泊上空甲烷浓度的因素  38-39
  3.6 小结  39-41
第4章 北京市城市湖泊甲烷排放时空变化特征  41-55
  4.1 城市湖泊甲烷排放通量的空间变化特征  41-44
    4.1.1 10个湖泊甲烷排放通量季节性的空间分布特征  41-42
    4.1.2 10个湖泊甲烷排放通量的空间分布特征  42-43
    4.1.3 城市湖泊甲烷排放通量空间分布影响因素  43-44
  4.2 典型湖泊甲烷排放通量的季节变化特征  44-48
    4.2.1 典型湖泊甲烷排放通量连续变化  44-46
    4.2.2 典型湖泊甲烷排放通量连续变化的影响因素  46-48
  4.3 甲烷排放与环境变量整体关系  48-51
    4.3.1 气象因素  48-49
    4.3.2 水环境因素  49-50
    4.3.3 底质因素  50-51
  4.4 北京市城市湖泊甲烷年排放量  51-53
  4.5 小结  53-55
第5章 城市湖泊底泥产甲烷能力研究  55-66
  5.1 城市湖泊底泥产甲烷能力研究  55-60
    5.1.1 试验材料及研究方法  55-57
    5.1.2 试验土样的理化性质  57
    5.1.3 培养试验结果  57-60
  5.2 水体富营养化影响因素对甲烷产生的影响  60-65
    5.2.1 试验材料及研究方法  60-62
    5.2.2 试验底泥的理化性质  62-63
    5.2.3 结果  63-65
  5.3 小结  65-66
第6章 结论与展望  66-69
  6.1 结论  66-68
  6.2 进一步工作的方向  68-69
致谢  69-71
参考文献  71-80
攻读学位期间的研究成果  80

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中图分类: > 环境科学、安全科学 > 环境污染及其防治 > 水体污染及其防治 > 湖泊、水库
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