快速城市化区河流温室气体排放的时空特征及驱动因素

河流是大气温室气体重要的排放源,近十多年来全球城市化导致河流生态系统各要素发生改变,对河流水体温室气体排放产生影响.为研究快速城市化区不同土地利用方式下河流温室气体排放的时空特征及其影响因素,采用薄边界层模型法,于2014年9月(秋季)和12月(冬季)及2015年3月(春季)和6月(夏季)的晴天对重庆市区内梁滩河干、支流水体pCO2、CH4、N2O溶存浓度进行监测.结果表明,梁滩河干、支流水体pCO2范围为(23.38±34.89)～(1395.33 ±55.45) Pa、CH4溶存浓度范围(65.09±28.09) ～(6 021.36±94.36)nmol·L-1、N2O溶存浓度范围为(29.47±5.16) ～(510.28±18.34)nmol· L-1;CO2、CH4和N2O排放通量分别为-6.1 ～786.9、0.31 ～27.62和0.06 ～ 1.08 mmol·(m2·d)-1;流域水体温室气体浓度空间格局与快速城市化带来的污染负荷空间梯度吻合,干流温室气体浓度与通量从上游向下游均呈先增加后降低,在城市化速度最快的中游出现峰值,其中城市河段CO2和CH4浓度约为非城市河段的2倍,同时支流水体自上游农业区向下游城市区呈显著增加;由于受到降雨、温度、外源输入的综合影响,河流CO2排放通量呈秋季＞冬季＞夏季＞春季的季节模式,CH4排放通量春季最高夏季最低,N2O排放通量季节差异不显著.流域水体碳、氮含量均较高,水体CO2的产生和排放不受生源要素限制,但受水温、pH、DO、叶绿素a等生物代谢因子影响;CH4的产生和排放受水体碳、氮、磷含量和外源污水输入的共同驱动;N2O的产生和排放主要受高N2O浓度的城市污水排放影响.本研究认为流域快速城市化加快了河流水体温室气体排放,形成排放热源,因此城市河流温室气体排放对全球河流排放通量的贡献可能被忽视,在未来研究中应受到更多关注.