黄河流域水库温室气体排放

北京师范大学夏星辉团队研究发现，黄河流域水库修建增加了辐射效应更强的CH4和N2O的排放；受底物浓度影响，该流域水库的总体排放水平低于更为湿润地区水库的排放。该项研究成果发表在《中国科学：地球科学》2024年7期。

北京师范大学夏星辉团队通过对现有监测数据进行系统整合，发现黄河流域水库CO2排放通量低于河道，但CH4和N2O的排放通量却分别是河道的1.9倍和10倍，表明辐射效应更强的温室气体在水库的排放显著加强。与湿润地区相比，黄河流域水库低有机质含量导致CO2和CH4排放较低，但高氮负荷导致N2O排放通量显著高于湿润地区。

受底物浓度影响，CO2和CH4溶存浓度较高的水体分布于中游支流面积较小的水库，N2O溶存浓度较高的水体分布于中下游干流三门峡、小浪底水库（图1）。黄河流域上游植被稀疏、土壤有机质含量低，水库水体的外源有机碳输入量少，造成上游CO2和CH4排放通量低于中游地区；而中下游地区人口密集、农业工业发达，水体营养元素含量较高，导致N2O排放通量较高。

图1 CO2、CH4、N2O溶存浓度及排放通量空间分布特征

与黄河流域河道相比，水库是CO2排放的弱源，在一些水库中甚至表现为碳汇，但CH4和N2O的排放通量分别为河道的1.9倍和10倍。与流动水体相比，水库中静止的水体为浮游植物和微生物的生命活动提供了良好的反应场所，藻类等初级生产者利用DIC合成有机质，导致CO2和CH4的排放分别低于和高于河道；同时表层溶解氧含量升高，有利于硝化反应生成和排放N2O。

对黄河流域237座水库蒙特卡洛模拟估算结果显示，CO2排放总量中位值为41.57Gmol C a-1，CH4排放量中位值为0.52Gmol C a-1，N2O排放量中位值为0.041Gmol N a-1；三种温室气体排放量分别占全球水库排放总量的1.6%、0.05%、1.9%。根据温室气体100年尺度的变暖潜能，黄河流域水库温室气体总排放量为3.05Tg CO2-eqa-1，约占全球水库总排放量的0.39%，低于黄河流域陆地面积在全球陆地总面积的占比(0.53%)，说明黄河流域水库温室气体总体排放量略低于全球水平。