基于走航高频监测的水库冬季水体溶解甲烷浓度分布:以湖北西北口水库为例

水库是大气甲烷(CH4)的重要来源之一,但目前对水库(尤其是河道型水库)中溶解CH4浓度及释放潜力的空间异质性的认识仍不足.为揭示河道型水库冬季溶解CH4浓度的分布规律,于2020年1月在湖北宜昌黄柏河流域内西北口水库采用自主研发的新型快速水—气平衡装置(FaRAGE)连接便携式温室气体分析仪,开展了水体溶解CH4浓度的连续走航式监测及断面垂向监测.根据溶解CH4从库尾至库首的浓度变化可以将水库分为3段:距回水末端1 km内为快速降低段,溶解CH4浓度范围为0.117 ～ 0.233 μmol/L;1 ～6 km内为缓慢降低段,CH4浓度范围为0.055 ～ 0.117 μmol/L;6～13 km范围内为浓度平稳段,CH4浓度范围为0.039～0.080 μmoL/L.整体上,水库表层水体溶解CH4浓度与表层水温、水深及距回水末端的距离呈显著负相关关系(r=-0.77、-0.89、-0.81;P＜0.01),与叶绿素a浓度、溶解氧浓度呈显著正相关性(r=0.95、0.97;P＜0.01).基于当月平均风速,采用薄边界层法估算了上述3段区域的CH4扩散通量,分别为(0.023±0.004)、(0.012±0.003)、(0.007±0.001) mg/(m2·h).西北口水库在冬季表现为向大气释放CH4的"源",且由于溶解CH4浓度分布不均而表现出较强的空间差异性.