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通讯作者：于志国 教授
通讯单位：南京信息工程大学
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图2 季节性的222Rn浓度以及地下水排泄强度变化。根据采样时间，秋季、冬季、春季和夏季的湖泊地表水222Rn浓度平均值分别为49.26±18.09 Bq m-3、106.27±31.88 Bq m-3、60.60±13.42 Bq m-3和56.86±22.93 Bq m-3。秋季、冬季、春季和夏季的地下水222Rn浓度平均值分别为7619.50±2695.15 Bq m-3、8475.27±4141.16 Bq m-3、7805.47±1742.66 Bq m-3和7177.95±281.04 Bq m-3。根据氡质量平衡方公式计算得出，秋季、冬季、春季和夏季的地下水排泄速率分别为2.14±0.49cm d-1、4.04±2.09 cm d-1、2.55±1.32 cm d-1和2.61±1.93 cm d-1。冬季是地下水排泄的热点时段。
图8 微宇宙培养实验中温室气体排放状况及碳氮相关物质浓度变化。CH4在无地下水排泄过程下的通量排放速率小于慢速地下水排泄和快速地下水排泄两种方式，且慢速地下水排泄的操作下，CH4所能达到的排放通量峰值最大，0.97 mmol m-2 d-1。CO2在同样是慢速地下水排泄处理组的峰值最大。对照组、慢速地下水排泄组和快速地下水排泄组的排放通量峰值分别为156.50 mmol m-2 d-1、185.20 mmol m-2 d-1和135.28 mmol m-2 d-1。地下水的扰动对N2O排放通量的促进作用随排泄速率的增加而增大。地下水的排泄过程会明显促进碳氮相关物质浓度的增加。C/N比在不同实验时期的变化较为明显。起初是无地下水排泄的对照组占据大的优势（0-18d），随后地下水排泄过程逐渐带动C/N比的增大，且较为慢速的地下水排泄能够使得C/N比更大。
本研究通过野外观测，聚焦于季节尺度上的定量分析。然而，在日尺度上，温度和辐射强度的快速变化导致地下水流和相关生物地球化学反应出现显著波动。先前已有研究强调地下水与地表水在日循环中的周期性、高频交互作用过程。因此，本研究旨在理解温室气体动态如何响应季节性地下水动态，同时认识到更精细的时间尺度研究将需要后续的高分辨率时间序列实验。
本研究采用222Rn作为示踪剂来量化地下水动态。尽管考虑了氡质量平衡方程，但由于222Rn的3.8天半衰期、氡气测量仪的校准误差等因素，不确定性仍然显著。沉积物中的222Rn是地表水中222Rn的主要来源，以此作为222Rn的不确定性来源。假设地下水端元的222Rn活性和沉积物扩散与大气消散之间的差异存在50%的不确定性，地下水排放率的变异性范围在31%到97%之间。因此，未来的研究应该探索替代示踪剂来验证地下水动态。例如，氯离子示踪剂在淡水中稳定，植物吸收极少，并且可以在地下水、静态地表水和流动地表水之间转移。
本研究得到国家自然科学基金（32471702，41877337）和德国巴伐利亚州对华高教中心互访项目资助。
作者介绍
于志国，博士，南京信息工程大学水文院教授/博士生导师/副院长。研究领域为生态水文气象学/污染生态学。在Environmental Science & Technology、Water Research、Journal of Hydrology等国际顶尖期刊上共发表研究论文60余篇。合作撰写专著3部，获授权国家发明专利4项。入选江苏省“333”高层次人才培养工程。担任中国生态学会污染生态专委会委员、中国水利教育协会理事等多个学术组织和期刊编委等学术职务。主持国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、德国巴伐利亚州对华高教中心项目课题等科研项目10余项。曾获重庆市自然科学奖三等奖（2/5，2021年）。
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Jieyu Yu , Qianqian Wang , Benjamin S. Gilfedder , Chang Qian , Yueqing Xie, Giri R. Kattel , Kai Wang , Tian Zhan, Zhi-Guo Yu*. (2024). Is the impact of groundwater on lake greenhouse gas dynamics underestimated? A comparative analysis of subsurface and ecological factors. Journal of Hydrology, 640.
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