黄河源区梯级水库对二氧化碳逸出的影响

摘要

河流是连接陆地和海洋之间元素的重要纽带，而人工修建的水库会改变自然河流中的泥沙和径流过程，进而对天然河流碳逸出量产生影响。本文选取黄河源区修建的以龙羊峡—刘家峡为代表的梯级水库中的6个水库为研究对象，运用摇瓶法和Li-7000静态箱法定量估算了2016年4月，8月和2017年5月梯级水库的二氧化碳分压(pCO2)和水-气界面二氧化碳逸出通量(FCO2)，并分析了二者的时空变化特征。结合黄河源区梯级水库的水化学指标，包括pH、DO、T、Alk、DOC和水库运行特性等进行分析探讨了梯级水库修建对于河流FCO2的影响，本文得出的主要结论如下：
　　1.采样期间梯级水库纵向水化学参数表现为显著的时间变异性，pH为4月高于8月，平均为8.6和7.4；DO为8月和4月基本一致，平均在100%左右，8月刘家峡水库有最大值为138%；DOC为8月略高于4月，平均为7.78mg/L和4.78mg/L；Alk整体变化趋势相同，4月均值215mg/L明显高于8月的150mg/L。垂向监测得到2016年8月龙羊峡和刘家峡水库的水温存在明显的分层现象，影响光合作用、呼吸作用和水环境参数。
　　2.梯级水库的修建增加了黄河源区水体的pCO2。纵向pCO2先升高后降低，4.由龙羊峡至尼那水库pCO2增至最高值820μatm左右，之后纵向逐渐降低至刘家峡水库的635μatm左右。pCO2在4月和8月两次监测中平均为630μatm，4月龙羊峡水库pCO2明显高于8月，约为740μatm和525μatm；尼那水库8月明显高于4月，约为950μatm和650μatm。垂向pCO2在水温分层显著的8月随水深增加逐渐增加，在龙羊峡和刘家峡水库最高可达到1270μatm和950μatm，4月pCO2垂向分布较均匀。
　　3.梯级水库的修建，显著的降低了黄河源区上游河流的FCO2，进入梯级水库的首级龙羊峡水库之后FCO2由1.5-1.8gC/m2/d降低至0.4gC/m2/d左右，降低效果显著，之后纵向变化不明显，针对单个水库，由入库到坝前FCO2逐渐降低，但坝下的FCO2迅速增加。梯级水库的FCO2为8月略高于4月，平均为240gC/m2/yr和270gC/m2/yr。
　　4.龙羊峡水库和刘家峡水库的CO2含量接近。龙羊峡水库的CO2中来自于无机碳的部分较刘家峡水库多，刘家峡水库中的CO2大部分来自于有机碳，这主要是龙羊峡水库在高海拔地区，水温低，限制了水体的光合作用。本文通过对黄河源区龙羊峡-刘家峡梯级水库进行采样监测和分析，得到其为大气CO2的源，对估算黄河流域FCO2和评价梯级水库运行对河流CO2逸出量的影响有重要意义。

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摘 要

ABSTRACT

目 录

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 河流水体二氧化碳逸出研究进展

1.2.2 （梯级）水库修建对河流FCO2的影响研究进展

研究区概况和研究方法

2.1 研究区概况

2.1.1黄河流域概况

2.1.2 黄河源区概况

2.1.3 梯级水库概况

2.2 实验方法

2.2.1 采样点布设与样品采集方案

2.2.2 野外相关指标测试及实验监测项目

第三章 黄河源区梯级水库水化学参数时空变化

3.1 黄河源区梯级水库纵向水化学参数时空变化

3.2 梯级水库垂向水化学参数时空变化

3.2.1 梯级水库垂向DO的变化

3.2.2 梯级水库垂向pH的变化

3.2.3 梯级水库垂向T的变化

3.2.4 梯级水库垂向Alk和DOC的变化

3.3 梯级水库首端和末端水库水化学参数对比

3.3.1 龙羊峡水库和刘家峡水库pH、DO和T对比

3.3.2 龙羊峡水库和刘家峡水库Alk和DOC对比

3.3.3 龙羊峡水库和刘家峡水库pCO2对比

3.4 本章小结

黄河源区梯级水库pCO2和FCO2的时空变化

4.1 梯级水库pCO2和FCO2的时空变化

4.1.1 梯级水库纵向pCO2变化

4.1.2 梯级水库垂向pCO2变化

4.1.3 梯级水库纵向FCO2变化

4.2 本章小结

黄河源区梯级水库水体CO2逸出的影响分析

5.1 pCO2与水化学指标的相关性分析

5.2 梯级水库对水体FCO2的影响

5.2.1 梯级水库的修建对CO2来源的影响

5.2.2 梯级水库的水温分层对水体FCO2的影响

5.3 梯级水库运行特性对水体FCO2的影响

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 展望

参考文献

基金项目

攻读学位期间发表的学术论文

致 谢