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科研進(jìn)展

中國小水體甲烷排放強(qiáng)度及總量呈現(xiàn)激增態(tài)勢

時間:2025-04-28編輯:水庫生態(tài)學(xué)研究中心

甲烷是僅次于二氧化碳的第二大溫室氣體,淡水生態(tài)系統(tǒng)貢獻(xiàn)了近50%的全球甲烷排放。池塘雖個體面積小,但其數(shù)量龐大、以中國為例,池塘(<5ha)水體面積可分別占水庫和湖泊面積的42%68%。因池塘水深較淺且易受人類活動影響,單位面積的甲烷排放強(qiáng)度顯著高于湖泊和水庫。然而,由于缺乏長期觀測數(shù)據(jù)和機(jī)制模型,池塘甲烷排放的歷史估算和未來預(yù)測存在較大不確定性,尤其是在全球變暖、富營養(yǎng)化和沉積作用導(dǎo)致的水深變化等多重因素交互影響的背景下。

重慶綠色智能技術(shù)研究院水庫生態(tài)學(xué)研究團(tuán)隊整合了全球池塘甲烷排放觀測數(shù)據(jù),構(gòu)建了基于過程的預(yù)測模型,首次量化了1960–2020年中國池塘甲烷排放的時空動態(tài)。研究發(fā)現(xiàn),池塘甲烷排放具有顯著的溫度依賴性,平均活化能達(dá)0.834 eV,其中冒泡排放對溫度的響應(yīng)比擴(kuò)散排放高66%(圖1)。水深和氮濃度是預(yù)測甲烷通量的核心指標(biāo),水深減小和富營養(yǎng)化會顯著促進(jìn)冒泡排放(圖2)。過去60年間,中國池塘甲烷排放量增長約9倍(圖3),從1960年的0.16 Tg CH? yr?1增至2020年的1.53 Tg CH? yr?1,其中66%來自冒泡排放,且夏季排放量占全年50%。排放激增主要源于氣候變暖、農(nóng)業(yè)營養(yǎng)輸入增加、沉積導(dǎo)致的水深減小以及池塘面積擴(kuò)張(從1960年至2020年翻倍)的協(xié)同作用。

1. CH4排放對溫度的敏感性

2. CH4排放對驅(qū)動因素

3. 中國CH4排放通量變化

該研究揭示了小水體在全球甲烷預(yù)算中的超比例貢獻(xiàn),指出傳統(tǒng)溫室氣體清單中低估了池塘的排放潛力。研究成果為制定針對性減排措施(如控制農(nóng)業(yè)面源污染、定期清淤)提供了理論支撐,并提出了將池塘納入國家溫室氣體清單的緊迫建議。此外,構(gòu)建的空間顯式模型框架可為全球其他區(qū)域的小水體甲烷評估提供方法學(xué)參考。

研究成果近期在線發(fā)表于期刊Water research。中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院水庫生態(tài)學(xué)研究中心團(tuán)隊呂明權(quán)副研究員為第一作者,吳勝軍研究員為通訊作者。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃(No. 2024YFD1700200)和國家自然科學(xué)基金(No. 42071242)的資助。

論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135425004890