黃河口及黃、渤海溶存甲烷和氧化亞氮的分布與釋放通量

【摘要】：CH4和N2O是大氣中僅次于CO2的重要溫室氣體,對全球變暖和大氣化學有重要作用。河流、河口和海洋等水體系是大氣中CH4和N2O的重要自然排放源。因此對典型水體中溶存CH4和N2O的生物地球化學循環(huán)的研究,對認識不同水體系CH4和N2O的釋放量和對未來氣候的影響等具有重要的意義。 本文以黃河及其河口為研究區(qū)域,首次對其溶存CH4和N2O濃度的季節(jié)變化、調(diào)水調(diào)沙期間兩氣體濃度隨水沙的變化特征、黃河沖淡水對渤海溶存CH4和N20的影響進行了分析和討論；同時以渤海和黃海為研究目標,認識和探討了其溶存CH4和N2O的分布特征和釋放通量。主要研究結(jié)果如下： 1.于2008年11月至2009年12月每月在黃河河口段的墾利定點采集了水樣,對其溶存CH4和N2O濃度的季節(jié)變化進行了研究。結(jié)果表明：2008-2009年期間CH4的濃度范圍和平均值分別為8.73-30.65 nmol/L和20.97±7.57 nmol/L,飽和度范圍和平均值分別為251.9-1243.6%和(649.7±292.1)%,在世界已研究的河流中處于低值。CH4的濃度呈現(xiàn)出秋季高、春季低、夏、冬季居中的特征,與徑流量呈正相關。黃河溶存N2O的濃度范圍和平均值分別為8.78-24.26 nmol/L和17.80±4.90nmol/L,在世界各河流中處于較低水平,呈現(xiàn)出冬、春季高于夏、秋季的特征。N2O濃度和河流流量基本上無相關性,而與溫度有較好的負相關。據(jù)本文初步估算,2009年黃河向渤海輸入CH4和N2O的總量分別約為2.22×105mol/yr和1.72×105 mol/yr。黃河調(diào)沙期間,于2009年6月19日至7月18日在墾利設點進行了連續(xù)觀測,結(jié)果顯示黃河溶存CH4和N2O濃度最高值比流量最高值提前了6天,隨水頭的到達而出現(xiàn)最高值,隨后逐漸下降至低值后穩(wěn)定,調(diào)沙結(jié)束后的幾天,CH4和N20的濃度隨流量的變化而變化。調(diào)沙時期的一個月內(nèi)黃河向渤海輸入CH4和N2O的量分別為2.15×104mol和1.86×104mol,約占2009年黃河向渤海CH4和N2O輸入總量的9.7%和10.8%。于2009年6-7月對黃河口及鄰近海域進行了三次調(diào)查,研究表明黃河口溶存CH4和N2O的平均濃度、飽和度和釋放通量在已研究的河口中處于低值,在調(diào)沙前、中、后期先增大后減小,CH4的變化幅度大于N2O。三次調(diào)查期間CH4和N2O濃度的水平分布大致為入?？谔幱凶罡咧祬^(qū)域,以此為中心向外海逐漸降低,且調(diào)沙中期此最高值區(qū)域面積最大,調(diào)沙后期的最高值區(qū)域面積稍大于調(diào)沙前期；底層的濃度大部分高于表層。三次調(diào)查期間大部分站位CH4和N2O均處于過飽和狀態(tài)。 2.于2008年8月至9月對渤海表、底層海水溶存CH4和N2O進行了研究,結(jié)果表明：夏季渤海表、底層海水溶存CH4和N2O的分布明顯受陸源輸入和沉積物釋放的影響。底層水體溶存CH4濃度和變化幅度都高于表層。在秦皇島近岸海域底層出現(xiàn)CH4濃度異常高值,有CH4的強源,反映出城市排污對于渤海溶存CH4的影響。其余CH4濃度高值大多出現(xiàn)在近岸和灣口處。夏季渤海表、底層海水溶存N2O的濃度分布有很大差異：表層海水中溶存N2O濃度有兩個高值區(qū)：大連西部沿岸和萊州灣口北部海域；底層N2O濃度的高值出現(xiàn)在渤海中央?yún)^(qū)西南部和大連至秦皇島之間海域。大部分站位N2O濃度從表層至底層呈逐漸增加趨勢。夏季渤海各個站位CH4和N2O均呈過飽和狀態(tài),是大氣CH4和N2O的凈源,初步估算出夏季渤海CH4的釋放量為3.6×108g-9.3×108g,N20的釋放量為1.99×108g-5.40x 108g。 3.分別于2009年2月和3-4月對冬、春季黃海溶存CH4和N2O的分布與通量進行了研究,結(jié)果表明兩個季節(jié)表、底層海水溶存CH4和N2O濃度垂直分布較均勻。兩季節(jié)表、底層CH4濃度水平分布均呈現(xiàn)自近岸向外海呈逐漸降低的趨勢。冬季黃海表層CH4長江沖淡水影響,在整個調(diào)查區(qū)域的西南部有高值區(qū)域,底層CH4濃度在西北部沿岸出現(xiàn)高值,在東南部出現(xiàn)低值；春季黃海表層CH4在北部榮成沿岸海域出現(xiàn)高值,底層CH4高值出現(xiàn)在東部和北部沿岸海域,表、底層CH4濃度均隨緯度南移而逐漸降低。冬、春季黃海表、底層溶存N20大致呈現(xiàn)從西部和北部近岸向遠海逐漸降低的分布特征。冬季黃海表、底層溶存N20的水平分布受鹽度、溫度的影響較大。冬、春季黃海表、底層溶存CH4和N20處于輕度過飽和狀態(tài),海-氣交換通量處于較低值。粗略估算出中國近海CH4和N2O的年釋放量分別占全球海洋年釋放量的3.9%和3.5%。 【關鍵詞】：甲烷 氧化亞氮 黃河 渤海 黃海
【學位授予單位】：中國海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2010
【分類號】：X142
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 0 前言12-14
• 1 文獻綜述14-29
• 1.1 大氣中甲烷和氧化亞氮的源和匯14-15
• 1.2 海洋中溶存甲烷和氧化亞氮的生物地球化學循環(huán)15-17
• 1.2.1 海洋中溶存CH_4的生物地球化學循環(huán)15-16
• 1.2.2 海洋中溶存N_2O的產(chǎn)生與消耗16-17
• 1.3 河流、河口溶存甲烷和氧化亞氮的研究現(xiàn)狀及進展17-23
• 1.3.1 河流、河口溶存CH_4的研究進展18-21
• 1.3.2 河流、河口溶存N_2O的研究進展21-23
• 1.4 陸架海溶存甲烷和氧化亞氮的研究現(xiàn)狀及進展23-29
• 1.4.1 陸架海溶存CH_4的研究現(xiàn)狀及進展23-24
• 1.4.2 陸架海溶存N_2O的研究現(xiàn)狀及進展24-25
• 1.4.3 中國近海溶存CH_4和N_2O的研究進展25-29
• 2 黃河口溶存甲烷和氧化亞氮的分布與釋放29-53
• 2.1 前言29-30
• 2.2 材料與方法30-35
• 2.3 結(jié)果與討論35-51
• 2.3.1 黃河河口段溶存CH_4和N_2O的分布和季節(jié)變化35-40
• 2.3.2 黃河調(diào)流調(diào)沙期間溶存CH_4和N_2O的變化40-42
• 2.3.3 黃河口及鄰近海域溶存CH_4和N_2O42-51
• 2.4 小結(jié)51-53
• 3 夏季渤海溶存甲烷和氧化亞氮的分布與通量研究53-66
• 3.1 前言53
• 3.2 采樣與方法53-54
• 3.3 結(jié)果與討論54-65
• 3.3.1 夏季渤海表、底層海水中溫度和鹽度分布54-55
• 3.3.2 夏季渤海溶存CH_455-59
• 3.3.3 夏季渤海溶存N_2O59-65
• 3.4 結(jié)論65-66
• 4 黃海溶存甲烷和氧化亞氮的分布與釋放通量66-81
• 4.1 前言66-67
• 4.2 材料與方法67
• 4.3 結(jié)果與討論67-78
• 4.3.1 冬、春季黃海溶存CH_467-73
• 4.3.2 冬、春季黃海溶存N_2O的分布與通量73-78
• 4.4 小結(jié)78-81
• 5 結(jié)論81-83
• 參考文獻83-96
• 致謝96-97
• 個人簡歷97
• 發(fā)表的學術論文97

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