煙臺海岸帶所河口研究組痕量溫室氣體研究取得新進展

2021-01-09 中國科學院

N2O和CH4是兩種重要的痕量溫室氣體，其在大氣中的濃度雖低於CO2，但增溫潛勢分別為CO2的298倍和25倍。準確估算二者對全球溫室氣體釋放的貢獻已成為當前研究的熱點。潮灘處於海陸相互作用地帶，物質輸運與轉化極為複雜。國外在20世紀80年代率先開展了潮灘痕量溫室氣體研究，國內在最近幾年才開展相關工作且當前研究集中於南極濱海及長江口、閩江口的濱岸潮灘，對北方河口（如遼河口和黃河口）潮灘的相關研究還鮮有報導。

為了揭示黃河口潮灘N2O和CH4的釋放規律，評估河口氮輸入對其釋放的潛在影響以及準確估算區域碳排放清單，中科院煙臺海岸帶研究所孫志高副研究員課題組對其進行了系統研究，研究成果已於近期發表在Chemosphere和Plant and Soil等期刊上。

該研究基於多年野外原位觀測數據，明確了N2O和CH4釋放的時空變化特徵及影響機制。與相關研究結論不同，N2O通量的季節變化並不受制於溫度條件，其在夏秋季與沉積物可利用碳氮有關，秋冬季則取決於發生在表層沉積物中頻繁的凍融循環。CH4通量季節變化亦不受制於溫度條件，其一方面取決於水鹽及沉積物可利用碳氮，另一方面與硫生物循環密切相關。研究發現，潮灘沉積物全硫和硫酸根含量豐富且循環係數極高（0.8625~0.9014），由此使得硫酸根還原菌（SRB）參與的硫酸根還原過程以及缺氧嗜甲烷古菌（ANME）和SRB共同參與的甲烷厭氧氧化（AMO）過程活躍，進而從碳硫耦合角度較好解釋了潮灘CH4釋放量較低的原因。研究還評估了N2O和CH4的GWP貢獻和氮輸入的潛在影響。與相關研究結論不同，二者通量（特別是CH4）具有極高的空間變異性（158.3%和7856.3%）且非生長季貢獻很高（67.74%和37.72%）。研究還指出，隨著未來河口氮輸入量的增加，N2O和CH4的釋放量均將呈增強趨勢。

該項研究被國際知名同行專家荷蘭皇家藝術與科學院生態研究所Paul Bodelier教授認為是「準確估算河口潮灘碳排放的重要創新研究」，其對下一步準確估算其它河口地區二者的釋放清單提出了重要建議，即強調除在更小空間尺度上增加觀測量以及綜合考慮二者釋放的季節貢獻外，河口氮輸入增加對其釋放產生的激發作用應受到特別關注。

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