第七届青年地学论坛

      河流梯级水库开发产生的水利发电是减缓化石能源消耗导致全球气候变暖的重要方式之一，但其须筑坝蓄水并破环原有河流的连续性，从而导致大量有机物被拦截埋藏，同时在其他人类活动的叠加干扰下，进而改变流域与大气间二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）等温室气体的源汇格局，深刻影响全球河流的碳循环。然而，河流梯级水库开发下不同来源颗粒有机碳（POC）是如何驱动并调节水体甲烷（CH₄）产生的目前尚不清楚。而长江上游具有河流梯级水库开发的独特地理位置优势，因此，本研究以整个长江上游干流中的金沙江中上游、金沙江下游、三峡水库为研究对象，结合大坝调度、水文环境以及人类社会活动，对长江上游河流-水库系统内不同来源POC与水体CH₄的关系进行了解析。
       研究结果表明，长江上游POC浓度变化范围较大为0.07~3.31 mg/L，而梯级水库对POC的累积削减主要体现在金沙江中上游，同时局部环境输入是决定金沙江下游水体POC来源与分布的主要控制因素。通过同位素端元混合模型计算，发现不同时期不同来源POC占比明显不同，其中洪水期自源（以浮游生物为主，47±24%，SD，n=37）与陆源POC（以C3、C4、近岸土壤为主，50±24%，SD，n=37）占比基本一致，但自源POC浓度（0.03~1.25 mg/L）明显低于陆源（0.07~2.21 mg/L）；而枯水季自源POC（57±23%，SD，n=38）占比高于陆源（41±23%，SD，n=38），但自源POC浓度（0.01~0.81 mg/L）与陆源（0.01~1.36 mg/L）基本一致。因此，整体上长江上游陆源POC的输入是水体POC浓度偏高的主导因素。
       另一方面，长江上游水体中CH₄浓度呈沿程升高的趋势，变化范围为0.006~0.525 μmol/L，洪水期长江上游水体CH₄浓度（0.071 ± 0.067 μmol/L）低于枯水季（0.115±0.110 μmol/L）。通过分析发现，虽然长江上游POC中自源POC贡献比例较大，但是由于陆源POC的输入区域与水体CH₄浓度热点区域高度重叠，表明陆源POC是水体CH₄浓度变化的主要驱动因素。同时，粒径较小的颗粒物可能更有利于水体CH₄的产生，如三峡水库中段。而受水文条件影响沉积的水体POC被厌氧分解可能仍是水体CH₄产生的主要原因。除大坝外，其他人类活动影响水体POC的分布进而可对水体CH₄浓度变化产生影响，如三峡水库及其上游河段。未来研究可以进一步以不同土地利用性质与污染物排放为模型端元探究人类活动是如何具体影响水体POC与CH₄的关系。

颗粒有机碳来源,水体甲烷,梯级水库,长江上游