本書是一本探討水庫(kù)溫室氣體機(jī)制與過(guò)程的專著，為作者十余年來(lái)在該領(lǐng)域研究工作的較系統(tǒng)總結(jié)和凝練成果。全書共9章，分別從當(dāng)前全球變化與水庫(kù)碳循環(huán)的關(guān)系、水庫(kù)水?鄄氣界面碳通量的觀測(cè)方法、水庫(kù)溫室氣體的擴(kuò)散釋放、水庫(kù)水?鄄氣界面冒泡通量研究、水庫(kù)壩下消氣、水庫(kù)消落帶溫室氣體排放、水庫(kù)沉積物溫室氣體產(chǎn)生與氧化、水體中溫室氣體的氧化消耗，以及水庫(kù)碳通量與管理的關(guān)系等方面，以理論結(jié)合實(shí)際的方式，對(duì)有關(guān)水庫(kù)等水體溫室氣體的通量及其相關(guān)過(guò)程的研究理論、觀測(cè)方法和目前所取得的最新研究進(jìn)展進(jìn)行較為詳盡的介紹。
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先后主持中國(guó)科學(xué)院王寬誠(chéng)博士后獎(jiǎng)勵(lì)基金、中國(guó)博士后面上基金、中國(guó)博士后特別資助基金、湖北省自然科學(xué)基金青年杰出人才項(xiàng)目、國(guó)家“十一五”水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)子課題和國(guó)家自然科學(xué)基金。
目錄
第1章 全球變化與水庫(kù)碳循環(huán) 1
1.1 全球變化 1
1.1.1 氣候變化 1
1.1.2 全球冰川與海平面變化 4
1.1.3 對(duì)自然和人類系統(tǒng)的影響 5
1.2 碳循環(huán)概念模式 6
1.2.1 大氣溫室氣體濃度 6
1.2.2 碳收支估算 6
1.2.3 碳預(yù)算失衡 8
1.3 水庫(kù)碳循環(huán) 9
1.3.1 水庫(kù)CO2和CH4產(chǎn)生 10
1.3.2 水庫(kù)CH4氧化 13
1.3.3 水庫(kù)溫室氣體釋放 14
1.3.4 相關(guān)研究的不足之處 15
參考文獻(xiàn) 16
第2章 水庫(kù)水-氣界面碳通量觀測(cè)方法 25
2.1 靜態(tài)通量箱法 25
2.1.1 不同擬合方法對(duì)通量估算結(jié)果的影響 27
2.1.2 透光/不透光通量箱對(duì)通量的影響 31
2.1.3 不同規(guī)格通量箱對(duì)通量的影響 37
2.2 薄邊界層法 39
2.2.1 氣體傳輸速率的影響因素 40
2.2.2 不同氣體傳輸速率模型對(duì)碳排放估算的影響 48
2.3 微氣象學(xué)法 60
2.3.1 通量數(shù)據(jù)計(jì)算與質(zhì)量分析 60
2.3.2 通量梯度法監(jiān)測(cè)方法 60
2.3.3 不同的趨勢(shì)去除方法對(duì)比 62
2.3.4 數(shù)據(jù)質(zhì)量分析 67
2.4 不同監(jiān)測(cè)方法估算的CH4、CO2通量對(duì)比 68
2.4.1 梅子埡水庫(kù) 68
2.4.2 三峽水庫(kù)支流朱衣河 69
參考文獻(xiàn) 71
第3章 水庫(kù)溫室氣體的擴(kuò)散釋放 76
3.1 香溪河庫(kù)灣 76
3.1.1 香溪河流域概況 76
3.1.2 觀測(cè)點(diǎn)與觀測(cè)方案 78
3.1.3 水-氣界面CO2和CH4通量變化特征 79
3.1.4 水-氣界面CO2和CH4通量影響因素 89
3.2 官莊水庫(kù) 95
3.2.1 研究區(qū)概況 95
3.2.2 觀測(cè)點(diǎn)與觀測(cè)方案 95
3.2.3 水-氣界面CO2和CH4通量變化特征 96
3.3 西北口水庫(kù) 102
3.3.1 研究區(qū)概況 102
3.3.2 研究方法 102
3.3.3 水庫(kù)水體及沉積物生源物質(zhì)時(shí)空分布特征 108
3.3.4 水庫(kù)水化學(xué)特征及成因解析 110
3.3.5 水體溶解CH4濃度時(shí)空分布 126
3.3.6 基于濃度方程對(duì)CH4分布的模擬 146
3.3.7 水體溶解 CO2濃度時(shí)空變化特征 156
3.3.8 水-氣界面CH4、CO2擴(kuò)散通量估算 161
3.3.9 水庫(kù)生物碳泵效應(yīng)及其影響分析 164
參考文獻(xiàn) 184
第4章 水庫(kù)水-氣界面碳通量冒泡研究 191
4.1 沉積物物理結(jié)構(gòu)在CH4氣泡儲(chǔ)存和釋放中的作用 191
4.1.1 引言 191
4.1.2 材料與方法 192
4.1.3 結(jié)果 195
4.1.4 討論 201
4.1.5 結(jié)論 204
4.2 用X射線μCT觀測(cè)水體沉積物CH4氣泡產(chǎn)生和遷移 204
4.2.1 引言 204
4.2.2 材料與方法 205
4.2.3 結(jié)果 208
4.2.4 討論 213
4.3 沉積物氣體蓄積對(duì)基尼烈湖冒泡空間分布的控制 215
4.3.1 引言 215
4.3.2 材料與方法 216
4.3.3 結(jié)果 219
4.3.4 討論 223
4.3.5 結(jié)論 227
4.4 瀾滄江上游梯級(jí)水庫(kù)CH4排放的時(shí)空變化 227
4.4.1 引言 228
4.4.2 材料與方法 228
4.4.3 結(jié)果 231
4.4.4 討論 236
4.4.5 結(jié)論 239
參考文獻(xiàn) 239
第5章 過(guò)壩下泄水體消氣通量研究 249
5.1 基本原理 249
5.2 過(guò)壩下泄水體消氣國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展 249
5.3 實(shí)例分析 251
5.3.1 研究區(qū)域 251
5.3.2 野外采樣與實(shí)驗(yàn)室分析 251
5.3.3 計(jì)算方法 252
5.3.4 三峽水庫(kù)過(guò)壩下泄水體通量 252
5.3.5 大壩下游河道溫室氣體釋放 253
5.3.6 大壩下游河道環(huán)境因子變化及影響 256
參考文獻(xiàn) 258
第6章 水庫(kù)消落帶溫室氣體排放 260
6.1 水庫(kù)消落帶 CO2排放速率及影響因素 261
6.1.1 CO2排放速率 261
6.1.2 CO2排放影響因素 263
6.2 水庫(kù)消落帶CH4排放速率及影響因素 264
6.2.1CH4排放速率 264
6.2.2CH4排放影響因素 266
6.3 三峽水庫(kù)研究實(shí)例 267
參考文獻(xiàn) 270
第7章 沉積物CH4產(chǎn)生與氧化 272
7.1 沉積物CH4產(chǎn)生研究進(jìn)展 272
7.2 沉積物CH4產(chǎn)生影響因素及實(shí)例分析 273
7.2.1 影響因素 273
7.2.2 實(shí)例分析 275
7.3 沉積物CH4消耗研究進(jìn)展及實(shí)例分析 292
7.3.1 沉積物CH4消耗研究進(jìn)展 292
7.3.2 沉積物CH4消耗實(shí)例分析 293
7.4 沉積物-水界面CH4通量時(shí)空規(guī)律 295
7.4.1 泄水期沉積物-水界面CH4通量特征 295
7.4.2 蓄水期沉積物-水界面CH4通量特征 301
7.4.3 不同時(shí)期沉積物-水界面CH4氧化率時(shí)空規(guī)律 304
7.4.4 沉積物-水界面CH4通量影響因素 306
參考文獻(xiàn) 309
第8章 水體CH4氧化消耗研究 315
8.1 水體CH4氧化消耗研究進(jìn)展 315
8.2 水體CH4氧化消耗影響因素及實(shí)例分析 316
8.2.1 影響因素 316
8.2.2 實(shí)例分析 318
參考文獻(xiàn) 344
第9章 碳通量與水庫(kù)管理的關(guān)系 348
9.1 控制點(diǎn)源和面源污染 349
9.2 減少淹沒降解有機(jī)碳 349
9.3 水庫(kù)調(diào)度改善水體環(huán)境 350
參考文獻(xiàn) 350
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