Picarro博客

量化柬埔寨与越南周边湄公河三角洲的二氧化碳及甲烷外向通量

  在 Picarro 公司,我们乐于听到研究小组如何将我们的系统运用到他们的项目中。来自英国赫尔大学的克里斯托弗•哈克尼 (Christopher Hackney) 和丹尼尔·帕森斯 (Daniel Parsons) 正与来自英国埃克塞特南安普顿大学、美国伊利诺伊大学、越南芹苴大学以及越南水资源研究南方研究所的合作伙伴在东南亚湄公河三角洲从事英国研究理事会暨牛顿基金资助项目(例如 http://www.stelar-s2s.org)的一系列研究工作。每年该系统都会将大约 80 余吨的沉积物运送入海。该项目正试图了解季风洪水脉冲期间沉积物的交换机理,该期间会有大量沉积物随洪水的隐退而被送至洪泛平原,并通过河岸侵蚀作用回归河道。在该项目中,他们还量化了河道和回水洪泛平原区域内有机碳通量的释放,其中甲烷释气也发挥了重要作用。将浮筒室与新一代轻型便携式 GasScouter G4301 分析义结合使用,能够以较高的时间与空间分辨率来监测二氧化碳外向通量和甲烷外向通量。

  下文是这些人士的经验总结。感谢他们与我们分享其所见所感。

量化地球的碳循环与甲烷循环,对于了解人类活动如何影响气候变化至关重要。碳循环最后一个不受约束区段的其中之一是河流与内陆水域的风化过程。河流占全球陆地面积的 1% 以上;但作为横贯大陆的传送带,河流能够将溶解及储存的有机物质输送至数千公里以外的位置。据估计,河流系统每年为全球大气贡献 1.8 Pg 的二氧化碳(雷蒙德 (Raymond) 等人,2013 年)。同样,据估计,我们对来自河流的甲烷外向通量知之甚少,暂且假定为等于全球 CO2 外向通量的 4%(科尔 (Cole) 等人,2007 年)。我们特别感兴趣的是量化大型热带河流中二氧化碳和甲烷的外向通量,其中较高的生物生产力会导致高含量有机物质的沉积、储存与再加工。

  2017 年 9 月,英国赫尔大学和南安普敦大学的研究人员在柬埔寨与越南周边湄公河三角洲部署了一台 Picarro GasScouter G4301 移动式气体浓度分析仪(参见图 2)。在研究团队向下游转移时,可使用浮筒室来监测水面的外向通量,以捕获二气化碳和甲烷释气发生的变化(参见图 3)。通过捕获有关河床形态、河流内的三维水流结构,并运用 GasScouter 分析仪测量二氧化碳通量和甲烷通量,我们就能够区分河床形态和水流对释气率的影响。运用这些数据,研究团队能够改进对来自热带河流的二氧化碳和甲烷释气的估计结果,并形成河床形态和地貌动力学在调节河流系统中碳与甲烷释气率方面的新见解。

图 2:湄公河三角洲地图及研究区域:白线表示巴萨河 (Bassac River) 的河道,该河是芹苴市附近湄公河的支流,在此运用 GasScouter 分析仪来监测二氧化碳和甲烷释气(相关数据见图 3)。浮筒室在向下漂游时,会监测外向通量、水流动力学和河床深度。

图 3:从湄公河三角洲排出的二氧化碳和甲烷释气(河道见图 2)。二氧化碳和甲烷外向通量朝向该河段末端的增加量与河床深度的减小量相关。随着河流变浅,河流浑水层不断增厚,将深层河水携带到地表,继而产生更多的释气。

  参考文献

Cole J. J., Prairie Y. T., Caraco N. F., McDowell W. H., Tranvik L. J., Striegl R. G., Duarte C. M., Kortelainen P., Downing J. A., Middelburg J. J. and Melack J. (2007) Plumbing the Global Carbon Cycle:Integrating Inland Waters into the Terrestrial Carbon Budget.Ecosystems10, 172–185.可访问:https://link.springer.com/10.1007/s10021-006-9013-8.

Raymond P. A., Hartmann J., Lauerwald R., Sobek S., McDonald C., Hoover M., Butman D., Striegl R., Mayorga E., Humborg C., Kortelainen P., Dürr H., Meybeck M., Ciais P. and Guth P. (2013) Global carbon dioxide emissions from inland waters.Nature503, 355-359.可访问:http://www.nature.com/articles/nature12760.

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