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梯级水库的建设会干扰流域的自然水文循环，对环境造成负面影响，如改变强效温室气体N2O的排放模式。Ye et al. (2024)在Environmental Pollution发表论文“Nitrous oxide (N2O) emissions at the air-water-sediment interfaces of cascade reservoirs in the Yunnan-Guizhou Plateau: Spatial patterns and environmental controls ”，为阐明梯级水库建设对河流N2O排放的影响，利用薄边界模型和培养实验分别估算了云贵高原梯级水库空气-水界面和水-沉积界面的N2O通量。还探讨了各种因素（尤其是筑坝因素）对N2O排放和产生的影响。此外，还确定了 N2O生成的主要途径，并提出了减少梯级水库 N2O排放的管理策略。
结果表明，空气-水界面和水-沉积物界面的N2O通量分别为4.73 ±1.32 μmol m-2 d-1和15.56±1.98 μmol m-2 d-1。受温度、DO、资源物质（活性氮基质和DOC）和水库特性（规模、水力停留时间（HRT）、库龄等）的影响，N2O浓度和通量表现出明显的空间异质性，并逐渐向下游增加。温度对N2O通量有显著的直接影响，并通过溶解氧和化学物质产生间接影响。此外，溶解氧利用率与N2O通量之间的相关性也很明显。
图1 云贵澜沧江（云南段）流域梯级水库采样点位分布图（MIW（a）、GGQ（b）、XW（c）、MW（d）、DCS（e）、NZD（f）、JH（g））。
（1）估算梯级水库空气-水界面和水-沉积物界面的N2O排放通量;（2）识别梯级水库不同界面 N2O的生成过程和潜在驱动机制；（3）提出梯级水电开发下的N2O排放减缓策略。这些发现有助于提高我们对梯级水库温室气体排放的认识，同时也为连续筑坝背景下的河流开发与管理提供更多参考。
图2 梯级水库水柱中物理化学参数。温度（a）、DO（b）、pH（c）、NH4+（d）、NO3−（e）和NO2−（f）分布特征。
图3 梯级水库沉积物理化参数。粒度（a）、DIN（b）、总氮和总磷（c）、TOC（d）分布特征。
图4 梯级水库水体溶解性N2O浓度及饱和度分布。
图5 梯级水库N2O排放通量的空间分布特征。空气-水界面（a），水-沉积物界面（b））。
图6 结构方程模型(SEM)显示了环境参数对N2O排放通量的直接和间接途径以及相对贡献。空气-水界面(a)和水-沉积物界面(b)。
图7 梯级水库中ΔN2O与AOU的关系。
大规模连续筑坝是世界河流应对人类能源需求的共同发展趋势，而筑坝产生的温室气体排放对环境的影响已引起广泛关注。文章以云贵高原澜沧江7个梯级水库为例，系统研究了该流域空气-水-沉积物界面N2O排放特征。得出如下主要结论：
1). 梯级水库的建设在河流中形成了连续的“河流-水库-释放”系统，增加了河流的N2O排放，沿水流方向形成了累积效应，并在水库河段产生了 N2O 排放热点。
2). 有效的营养物质积累、深水厌氧条件和延长的HRT增强了反硝化过程，使沉积物和底层水成为水库N2O排放的重要来源。而澜沧江梯级水库由于地处土层较薄的峡谷地区，其N2O排放量远低于其他梯级水库。
3). 温度是驱动梯级水库N2O生成和排放的最重要因素，并通过影响DO、DOC和DIN间接调节N2O通量。水-气界面N2O主要由硝化作用产生，受温度、HRT、DO、pH和NH4+含量的影响；沉积物-水界面N2O主要由反硝化作用产生，受温度、HRT、DO、DOC、NH4+和NO3−含量的控制。
4). 从调节养分负荷、控制外源氮输入、优化水库运行管理和提高监测频率等方面提出了在河流连续筑坝情况下N2O排放的具体管理建议。
文章来源：Ye, F., Wang, Y., Duan, L., Wu, W., Huang, Y., Wang, J., Chen, Y.,Zhao, Z., 2024. Nitrous oxide (N2O) emissions at the air-water-sediment interfaces of cascade reservoirs in the Yunnan-Guizhou Plateau: Spatial patterns and environmental controls. Environmental Pollution. 357, 124436.
编辑：杨凡艳
