《長江三角洲河網水體氧化亞氮產生機制及其排放通量》是依託華東師範大學，由王東啟擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：長江三角洲河網水體氧化亞氮產生機制及其排放通量
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：王東啟
- 依託單位：華東師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
以典型亞熱帶季風氣候區長江三角洲河網為研究對象，通過野外採樣、現場觀測，使用靜態頂空法研究河流水體氧化亞氮濃度和飽和度水平，計算河網水－氣界面氧化亞氮排放通量及其時空變化特徵；將野外現場培養和實驗室微域模擬培養試驗相結合，分析亞熱帶季風氣候覆雜環境條件下環境因子對氧化亞氮產生和排放的影響和相關關係，探究亞熱帶季風區河口三角洲河網水體和沉積物氧化亞氮的產生機制，辨識主要環境控制因子；通過空間數據分析和插值，估算長江三角洲河網水體氧化亞氮排放量和排放係數，為全球氧化亞氮源匯清單估算和大氣層氧化亞氮平衡研究提供可靠的分區數據；水體和沉積物氧化亞氮產生機制和與環境因子相關關係的探討將豐富和發展河流等水體環境氧化亞氮地球化學循環理論內容。
結題摘要
在項目執行的3年中，以長江三角洲河網為研究對象，在上海市區域布設覆蓋各種用地類型採樣點87個。於2009年8月至2011年10月期間，隔月採集河流表、底層水樣及現場氣樣，使用氣相色譜儀分析其中N2O濃度，計算表層水體N2O飽和度和水-氣界面N2O擴散通量，用以研究其時空變化特徵；從87個河流採樣點中選出8個具有代表性的採樣點，於2011年12月至2012年10月，隔月採集河流水樣和沉積物柱樣，通過實驗室模擬培養，測定沉積物-水界面N2O交換通量，分析其時空變化特徵，並闡明河流N2O的產生機制；在上海市城區和郊區各選擇一個採樣點，採集河流水樣和沉積物柱樣，室內人工控制水環境因子（DO、NH4+、NO3-）的變化，探究主要水環境因子對水體和沉積物N2O產生速率的影響機制。3年的研究表明：長江三角洲河網表層水體N2O濃度均值在(8.26±0.16)~ (6358.65±130.46) nmol∙L-1之間，飽和度均值在(109±15.1)~ (61813.21±1268.18)%之間。表層水體N2O濃度嚴重過飽和，表現出冬春季較高、夏秋季較低的特徵；在水環境較好的崇明區顯著低於其他區域。底層水體N2O濃度常大於表層，一定程度上可反應出河流水體存在N2O的垂直擴散過程。相關分析發現河流表層水體的N2O濃度主要受水體DO濃度、NH4+濃度和NO3-+NO2-濃度的影響，與DO成負相關，與NH4+和NO3-+NO2-成顯著正相關。控制因子模擬實驗結果表明，N2O的產生途徑不是水體及沉積物表層的硝化作用，而是沉積物亞表層的反硝化作用。長江三角洲河網水-氣界面N2O通量在0.015~68.0 μmol∙m-2∙h-1之間，均值為2.61±1.08 μmol∙m-2∙h-1，處於較高水平，說明長江三角洲河網是大氣N2O的源。河流水-氣界面的N2O通量在夏季處於較高水平，季節變化不明顯；空間特徵與濃度相同，在水環境較好的崇明區排放通量最小，而在水污染嚴重的寶山區排放量最高。長江三角洲河網沉積物-水界面N2O通量範圍在(-0.76±0.17)~(2.21±1.39 ) μmol∙m-2∙h-1之間，均值為0.27±0.28 μmol∙m-2∙h-1。河流沉積物-水界面N2O通量時間差異明顯，秋冬季較低、春夏季較高；空間特徵仍與濃度一致，污染嚴重的市區高於環境良好的郊區。
