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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

太湖是长江中下游地区典型的大型浅水湖泊，为我国五大淡水湖之一^[1]。湖泊面积2427.8平方公里，太湖所处长江中下游地区为我国经济发达、人口稠密地区之一，且这些地区往往以太湖为主要生活生产用水取水地。由于近年来太湖富营养状态严峻，蓝藻爆发造成水资源短缺，给周边城市居民带来饮用水危机^[2]。湖中藻类爆发性繁殖，尤其在夏季，数量急剧增加，引发“太湖蓝藻事件”。藻类植物的大量繁殖，水体透明度和溶解氧下降，水质变化，鱼类及其它生物大量死亡，增加了湖底的有机质含量，藻类死体腐烂分解时又更大的消耗溶解氧，溶解氧耗尽后，有机物又通过水中厌氧微生物的分解引起腐败现象^[3]。在湖底氧含量较低和有机质含量丰富的有利条件下，微生物活性增加，产生大量气体，包括甲烷、二氧化碳等温室气体。

近20年来，大气中的温室气体浓度，如co₂、ch₄持续升高^[4]。co₂是大气中除水汽以外浓度最高的一种温室气体^[5]。作为一种重要的温室气体，对温室效应的贡献仅次于二氧化碳^[6]，单位质量甲烷的增温潜势为二氧化碳的62倍^[7]。据估计全球释放到大气中的甲烷，有一半以上来自水体环境^[8]，因此明确水体的温室气体排放成为温室气体循环研究的热点问题。

本研究采用静态箱结合便携式温室气体分析仪（型号：915—0011—custom，美国：los gatos research公司）（后称lgr），在改进箱式法测量水体温室气体排放通量的基础上，对太湖藻型湖区ch₄和co₂排放通量进行观测，从而得到该区域不同季节ch₄和co₂的排放特征及影响因素，为太湖流域污染和富营养化的防治提供一定的理论支持，为其他富营养化湖泊温室气体排放研究提供方法借鉴和参考。

国内外研究现状

近百年来，大气中温室气体含量的增加及其可能导致的气候变化和生态环境问题，已经引起人类社会日益广泛的关注。湖泊-大气相互作用是气候系统多圈层相互作用的一个重要组成部分^[9]，研究湖-气界面的温室气体交换通量，不仅对湖泊污染治理研究有重要的意义，对于实现估算区域与全球的温室气体通量也具有重要的作用。

目前对于水—气界面温室气体通量的研究主要是通过对温室气体通量的监测分析其时空分布特征和影响因素。内陆水域温室气体排放通量的监测手段中，最常用的方法主要有静态箱法、水平衡法、梯度法、倒置漏斗法以及涡度相关法^[10][11]。静态箱－气相色谱法具有同时分析气体样本中的多种成分的特点，精度高，是开展水-气界面温室气体通量观测最常用的一种方法。邢阳平利用静态箱-气象色谱法，观测了东湖水气界面的甲烷和二氧化碳通量，其中，夏季co₂表现为吸收，并且co₂通量和水体光度显著相关，与温度正相关，但是与叶绿素a（chla）负相关，和总有机碳（toc）正相关；夏季ch₄通量表现为释放，并与温度表现出正相关关系，与溶解性氧（do）的关系为二次曲线，相关系数较高^[12][13]。陈永根通过对冬季中国八大湖泊的co₂通量测量，分析了各个湖泊的二氧化碳源汇特征和甲烷通量日变化：冬季洞庭湖、巢湖、洱海和滇池24 h 均为大气co₂ 的汇，其通量分别为-23.78、-16.08、-24.38、-17.94 mgm^-2h^-1；鄱阳湖、南四湖水体则为大气co₂ 的源，其通量分别为35.76、27.64mgm^-2h^-1；洪泽湖和抚仙湖在晴天时为大气co₂ 的汇，夜间或阴天为大气co₂ 的源，但从24 h 的平均通量来看，洪泽湖为大气co₂ 的汇，通量为-26.56 mgm^-2h^-1；抚仙湖为大气co₂ 的源，通量16.01 mgm^-2h^-1；鄱阳湖、巢湖、南四湖、洪泽湖和滇池24 h 内各时段均为大气ch₄ 的源，其通量分别为0.818、0.021、0.034、0.019、0.163mg/（m²h^-1）洞庭湖、抚仙湖和洱海部分时段为大气ch₄的汇，但从24 h 平均通量来看，仍为大气ch₄的源，通量分别为0.199、0.012、0.044mg/（m²h）。冬季湖泊水体ch₄通量空间差异较小，其大小主要受风速的影响，与水温、箱内温度和溶解性总有机碳（doc）没有明显的相关关系。中国湖泊冬季（90d）ch₄总释放量大约为3.222.75107kg，约为1990年中国稻田ch₄总释放量的2.8‰^[14][15]。

2. 研究的基本内容

为得到太湖藻型湖区温室气体排放特征，本研究的主要内容包括：

1.静态箱的改进与检测。

2.太湖藻型湖区ch₄、co₂气体排放通量的时间变化特征。

3.分析环境因子与ch₄、co₂排放通量之间的关系。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

4.1 实施方案

4.1.1研究地概况

梅梁湾（3124′n，12013′e），是太湖北部的一个半封闭的大湖湾，南北长约14km，东西宽约7km，水域面积120km2，处于北亚热带向中亚热带过渡的东南季风气候区，夏季温暖多雨，多偏南风，冬季寒冷干燥，多偏北风；梅梁湾湖区是典型的藻型湖区，太湖的富营养化区域，其周边有两条较大的入湖河流，给该区带来较大外源碳的输入。

本研究中釆样点设在中国科学院南京地理与湖泊研究所太湖湖泊生态系统研究的实验栈桥上（3121′00″n， 12010′57″e），位于太湖梅梁湾湖区，离岸边大约300米。同时，该站具有太湖中尺度通量网中的小气候系统仪器（dynakmet,dynamax inc.,houston, tx ,usa），与本研究中的采样点在同一位置，可以观测气温、湿度、风速风向、辐射等气象数据。

4. 参考文献

[1]叶春. 退化湖滨带水生植物恢复技术及工程示范研究[d].上海交通大学,2007.

[2]肖启涛.太湖水—气界面温室气体（co₂、ch₄、n₂o）通量研究[d].南京信息工程大学,2014.

[3]刘靖.北京城市河湖水体富营养化与蓝藻水华研究[d].首都师范大学,2005.

[4]hartmann d.l, tank a.m.g.k., rusticucci m. ipcc fifth assessment report, climate change 2013: the physical science basis[j]. 2013.