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文 章
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大型浅层富营养化湖泊是全球陆地碳循环的重要组成部分，在温室气体排放中起着重要作用。地下水对浅湖温室气体排放的贡献常被忽略，地下水排放不仅会影响湖泊的水文特征，还会影响湖泊的生物地球化学过程，如有机质降解、养分循环和微生物活动。南京信息工程大学于志国教授团队(2024)在Journal of Hydrology上发表论文“Is the impact of groundwater on lake greenhouse gas dynamicsunderestimated? A comparative analysis of subsurface andecological factors”，该研究首次对大型浅层富营养化湖泊进行地下水和温室气体跨年调查，估算了洪湖温室气体的排放通量，探讨了时空分布特征，阐明了地下水排放对大型浅层富营养化湖泊温室气体排放的影响机制，有助于加深地下水对大型湖泊温室气体排放影响的认识。
文 章 简 介
湖泊受到各种生态过程的影响，被认为是向大气排放温室气体(GHG)的重要来源。进入湖泊的地下水虽然体积小，但其溶解的碳和氮浓度高，对湖泊温室气体的产生和排放有显著影响。因此，全面研究地下水排放和生态过程影响下湖泊温室气体排放的机制具有重要的科学意义。然而，由于地下水排放的不确定性和量化方面的挑战，目前相关研究有限。在此，我们对中国湖北省的一个大型浅富营养化湖泊——洪湖进行了全年的野外观测。利用氡(222Rn)对地下水排放通量进行了量化，并分析了温室气体排放的季节变化。甲烷(CH4)、二氧化碳(CO2)和氧化亚氮(N2O)在水气界面的通量分别为31.1±4.88 mg m−2 d−1、386±90.7 mg m−2 d−1和0.327±0.072 mg m−2 d−1。CH4是洪湖的主要温室气体，在20年和100年框架内分别占洪湖总排放量的82.2%和62.2%。地下水平均径流量为8.19±0.471 mm d - 1，冬季径流量最大，春季径流量最小。地下水日排水量占湖泊总水量的0.649%。地下水径流量对湖泊CH4、CO2和N2O总排放量的日贡献分别为0.318%、12.1%和2.59%。地下水排放对CO2排放的促进作用主要表现为将溶解有机碳(DOC)和高浓度CO2输送到湖泊中。同时，CH4排放取决于产甲烷细菌的活性、底物可利用性和厌氧条件，而N2O排放受温度和营养水平的影响。研究表明，在短期内，地下水对湖泊的影响相对较小。然而，它作为湖泊稳定的碳和营养物供应者的长期作用不应被忽视。本研究揭示了地下水排放和湖泊内部动态共同促进温室气体排放的途径。研究结果为湖泊温室气体排放评估提供了新的视角和重要的理论支持。
图1 研究区概况。红色实心圆圈表示湖泊采样点，红色实心三角形表示民用水井采样点，表示地下水采样点。
研 究 结 果
图2 地表水溶解温室气体和222Rn浓度空间分布图。
图3 洪湖水-气界面温室气体排放通量特征的季节变化。
图4 CH4、CO2和N2O在20年和100年时间框架内对全球变暖的贡献，通过将CH4和N2O转换为CO2当量计算。
图5 所有样品中所测参数在地下水与地表水中的平均浓度之比。红色虚线表示1:1的比例。
图6 地表水和地下水理化指标的时间分布。柱状图显示了这些数据的季节变化，红色代表地表水，绿色代表地下水。
图7 地表水和地下水碳氮浓度的时空分布。红线代表地下水，绿线代表地表水。
图8 冗余分析(RDA)图，用于显示不同变量之间的关系，其中点表示观测值，箭头表示各种环境变量。箭头的方向表示变量梯度增加的方向，箭头的长度表示该环境因子对温室气体排放变化的解释能力。
图9 洪湖水样中DOM的荧光成分及最大激发/发射波长分布。
图10 洪湖水样中DOM组分相对丰度的时间变化。
图11 地下水流量与222Rn浓度的时间分布。图中氡浓度用蓝色表示，地下水通量用红色表示，各有误差条表示测量不确定度。
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文章来源：Yu, J., Wang, Q., Gilfedder, B. S., Qian, C., Xie, Y., Kattel, G. R., Wang, K., Zhan, T., & Yu, Z.-G. (2024). Is the impact of groundwater on lake greenhouse gas dynamics underestimated? A comparative analysis of subsurface and ecological factors. Journal of Hydrology, 640, 131666.
编辑：李宇方
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