夏季濱海濕地互花米草植物甲烷傳輸研究

代超

摘要：于2015年5～8月對閩江河口沼澤濕地單株互花米草綠株甲烷傳輸能力和互花米草通量進(jìn)行了觀測，一方面分別測定了夏季各個月份暗管和透明管中單株互花米草綠株的傳輸速率，另一方面同時測定了夏季各個月份暗箱中互花米草的甲烷排放通量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：夏季各個月份暗管中單株互花米草綠株的甲烷傳輸能力差別不大，夏季各個月份暗箱中互花米草的甲烷排放通量差異同樣不顯著，并發(fā)現(xiàn)光照對于單株互花米草綠株甲烷傳輸速率的影響同樣不大。

關(guān)鍵詞：甲烷；互花米草綠株；傳輸速率；通量

中圖分類號：Q945 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-9944（2017）2-0076-03

1 引言

具有高熱輻射吸收潛力的甲烷（CH4）被認(rèn)為是最重要的溫室氣體之一（Segers，1998）。黃佳芳等（2011）發(fā)現(xiàn)互花米草在不同生長階段其甲烷傳輸能力具有明顯差異，該研究針對互花米草活體植株開展相關(guān)研究，然而針對夏季暗管中單株互花米草綠株的甲烷傳輸能力如何以及對夏季暗箱中互花米草的甲烷排放通量如何研究較少，并且光照對濕地單株互花米草綠株甲烷傳輸速率的影響也同樣鮮有研究。

夏季暗管中單株互花米草綠株的甲烷傳輸能力如何？夏季暗箱中互花米草的甲烷排放通量如何？光照對濕地單株互花米草綠株甲烷傳輸速率的影響如何？針對以上三個問題，在閩江河口沼澤濕地展開觀測實驗，觀測閩江河口暗管中互花米草綠株的單株甲烷傳輸能力以及暗箱中互花米草的甲烷排放通量，并對比分析了暗管與透明管中單株互花米草綠株的甲烷傳輸能力，以期為濕地溫室氣體傳輸與排放研究提供借鑒。

2 材料與方法

2.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于鱔魚灘濕地中西部的中偏高潮灘地段。鱔魚灘濕地（119°34′12″E～119°40′40″E，26°00′36″N～ 26°03′42″N）是閩江河口區(qū)面積（3120 hm2）最大的感潮濕地，位于閩江河口下游入海口區(qū)。閩江河口區(qū)氣候暖熱濕潤，年均降水日數(shù)153 d，年均降水量1346 mm（鄭彩紅等， 2006）。

2.2 植物體傳輸甲烷氣樣采集

在研究區(qū)內(nèi)選擇一個互花米草入侵斑塊，此斑塊為互花米草單優(yōu)勢種群，在該斑塊內(nèi)設(shè)置一個面積為20 m×20 m的大樣方，開展互花米草植物體傳輸甲烷的研究。除了漲落潮和降雨過程，其余時間樣地地表多無積水。為減少取樣時的踐踏干擾，搭設(shè)木制棧橋直通取樣測定地點。在2015年5月、6月、7月和8月進(jìn)行連續(xù)采樣，并在互花米草樣地進(jìn)行氣體采樣。根據(jù)潮汐狀況進(jìn)行采樣日期選擇（5月30日、6月7日、6月14日、7月2日、7月8日、7月19日和8月1日），以統(tǒng)一采樣時間，并保證避開潮水淹沒階段和充分時間做好實驗前的準(zhǔn)備工作。將氣體采樣時間定于每個取樣日退潮后的下午15：00左右。

參照Kutzbach等（2004）測定植物體甲烷傳輸?shù)难b置，經(jīng)改進(jìn)后設(shè)計了可調(diào)整高度且更適于互花米草植株測定的懸管裝置（黃佳芳，等2011），對單株互花米草綠株甲烷傳輸氣樣進(jìn)行采集。懸管分為兩種，一種是由透明的有機玻璃管制成（透明管），另外一種懸管由不透光PVC材料制成（暗管）。在互花米草研究區(qū)內(nèi)選擇3株高度適中的互花米草綠株作為采樣植株。

采樣時用帶三通閥的100 mL注射器從抽氣孔中采樣，每次氣樣采50 mL，共抽3次，打入鋁箔復(fù)合膜采氣袋（大連德霖）。采氣間隔為10 min，采的氣樣帶回實驗室后立刻進(jìn)行甲烷濃度的測定。

2.3 濕地甲烷通量的氣樣采集

在測定互花米草植物體甲烷傳輸能力的同時，同步采用靜態(tài)箱法進(jìn)行互花米草濕地甲烷排放通量的測定。在上述大樣方內(nèi)設(shè)置1個靜態(tài)箱，測定互花米草濕地的甲烷排放通量。靜態(tài)箱由底座、中箱和頂箱3部分組成，底座由PVC材料制成，長、寬和高分別為35 cm、35 cm和30 cm。中箱和頂箱由2 cm厚的透明有機玻璃板制成，其長和寬均為35 cm。中箱與頂箱高度和為2 m，由于箱體過高，小型風(fēng)扇氣體混合能力并不理想，在箱體的上、中、下部各設(shè)一采樣孔，分半抽取30 mL氣體打入采氣袋內(nèi)混勻。并用遮光布將靜態(tài)箱罩上進(jìn)行避光采樣。采樣時間與植物體甲烷傳輸氣樣采集的時間相同。

2.4 氣樣分析

使用GC-2010氣相色譜（日本島津）分析氣樣中的甲烷濃度。甲烷檢測器為氫焰離子化檢測器，以氮氣為載氣，載氣流速為20 mL/min； 燃?xì)鉃闅錃猓?流速為47 mL/min；以空氣為助燃?xì)?，流速設(shè)置為400 mL/ min，檢測器溫度為280℃， 分離柱溫度為45℃。

2.5 單株植物體CH4傳輸量、濕地CH4通量計算

懸管法單株植物體甲烷傳輸能力的計算公式參照黃佳芳等（2011）所述方法。公式如下：

F=MV·dcdt·V1·273（273+T），（1）

式（1）中，F(xiàn)（μg/stem·h）為立枯或綠株植物體甲烷的傳輸量； M（g）為甲烷的摩爾質(zhì)量； V（L）為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的氣體摩爾體積； dc/dt為甲烷含量變率；T（℃）為懸管內(nèi)溫度； V1（L）為懸管體積。

互花米草沼澤濕地甲烷通量的計算參照王德宣等（2003）和仝川等（2009）所述方法。

2.6 數(shù)據(jù)分析

本研究中各指標(biāo)的均值及標(biāo)準(zhǔn)誤均使用EXCEL2003軟件進(jìn)行計算，用origin5.0作圖軟件作暗管中單株互花米草綠株甲烷傳輸速率圖和暗箱中互花米草甲烷排放通量圖以及光照對單株互花米草綠株甲烷傳輸速率的影響圖，用SPSS17.0軟件中的One-Way ANOVA和成對樣本T檢驗作為主要分析方法。

3 結(jié)果

3.1 暗管中單株互花米草綠株甲烷傳輸能力

暗管測定下單株互花米草綠株甲烷傳輸速率隨著時間的推移具有明顯的動態(tài)變化（圖1）。暗管中互花米草綠株甲烷傳輸量變化范圍介于（9.755±1.284）～（197.378±71.334）μg/（stem·h）之間，平均值為65.251 μg/（stem·h），暗管中互花米草綠株甲烷傳輸量隨時間的變化不顯著（P > 0.05）。這說明整個夏季暗管中單株互花米草綠株的甲烷傳輸速率變化不顯著。

3.2 暗箱中互花米草甲烷的排放通量

暗箱測定下互花米草甲烷排放通量隨著時間的推移具有明顯的動態(tài)變化（圖2）。暗箱中互花米草甲烷排放通量變化范圍介于（8.29±1.99）～（69.25±30.76）mg/（m2·h）之間，平均值為37.38 mg/（m2·h），暗箱中互花米草甲烷排放通量隨時間的變化也不顯著（P>0.05）。這說明整個夏季暗箱中互花米草的甲烷排放通量變化不顯著。

3.3 光照對單株互花米草綠株甲烷傳輸能力的影響

在互花米草研究區(qū)內(nèi)對單株互花米草綠株進(jìn)行透明管和暗管兩種處理，以此對透明管和暗管兩種處理中單株互花米草綠株甲烷傳輸速率進(jìn)行對比，從而得出光照對單株互花米草綠株甲烷傳輸能力的影響（圖3）。透明管和暗管測定下互花米草綠株甲烷排放速率隨著時間的推移均具有明顯的動態(tài)變化。透明管中互花米草綠株甲烷傳輸量變化范圍介于（14.602±1.922）～（210.102±57.685）μg/（stem·h）之間，平均傳輸速率為76.172 μg/（stem·h），然而透明管中互花米草綠株甲烷傳輸量隨時間的變化并不顯著（P>0.05）。暗管中互花米草綠株甲烷傳輸量變化范圍介于（9.755±1.284）～（197.378±71.334）μg/（stem·h）之間，平均傳輸速率為65.251 μg/（stem·h），暗管中互花米草綠株甲烷傳輸量隨時間的變化同樣不顯著（P>0.05）。盡管透明管中互花米草綠株甲烷平均傳輸速率略微高于暗常規(guī)監(jiān)測，能夠及時掌握飲用水源的水環(huán)境質(zhì)量，如出現(xiàn)異常情況，根據(jù)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)分析就可以查找污染物的形成過程和原因，從而從源頭和根本進(jìn)行治理，顯著提高了環(huán)境治理措施的有效性和可行性，為治理爭取了寶貴的時間。環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境保護(hù)的重要組成部分，搞好環(huán)境監(jiān)測對環(huán)境治理具有顯著的促進(jìn)作用。

3.2 環(huán)境監(jiān)測使環(huán)境治理更有針對性

環(huán)境污染涉及大氣污染、水污染、土質(zhì)污染、固體廢棄物污染、噪聲等。針對不同的污染類型有害物質(zhì)的種類和濃度不同，選擇污染物危害大、出現(xiàn)最頻繁的污染物為重點監(jiān)測對象，分清主次，對重點污染物進(jìn)行有效的處理。不同地區(qū)環(huán)境污染的因素是不一樣的，根據(jù)區(qū)域特點進(jìn)行有差別的監(jiān)測，根據(jù)區(qū)域污染物的類別制定針對性強的治理方案。譬如，對于一些機械生產(chǎn)集中地區(qū)，重金屬對環(huán)境空氣、水以及土壤會造成污染，需要針對區(qū)域工業(yè)特點制定環(huán)境監(jiān)測方案。通過環(huán)境監(jiān)測分析了解所測地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量，有利于制定科學(xué)、針對性強的環(huán)境治理方案。環(huán)境監(jiān)測工作讓環(huán)境保護(hù)工作目標(biāo)更明確，有利于環(huán)境保護(hù)人員在環(huán)境治理工作中可以抓住環(huán)境治理的實質(zhì)問題，從而更有效的開展環(huán)境治理工作。

3.3 環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境治理互相促進(jìn)

環(huán)境監(jiān)測工作為環(huán)境治理提供了科學(xué)有效的數(shù)據(jù)支撐，使環(huán)境監(jiān)測工作具有更強的針對性。環(huán)境污染的多樣性要求環(huán)境監(jiān)測技術(shù)不斷改進(jìn)，對環(huán)境監(jiān)測人員的技術(shù)水平提出了更高的要求。環(huán)境監(jiān)測由容量滴定分析、分光光度計測定，發(fā)展到原子熒光、ICP、ICP-MS、氣相、氣質(zhì)、液相、液質(zhì)等大型儀器監(jiān)測以及水自動監(jiān)測、大氣自動監(jiān)測等真實的反映出環(huán)境監(jiān)測工作在不斷的進(jìn)步。突發(fā)性環(huán)境污染事件的發(fā)生促進(jìn)突發(fā)事故的環(huán)境監(jiān)測與治理應(yīng)急系統(tǒng)的完善，自動化與便攜式檢驗設(shè)備應(yīng)運而生。環(huán)境監(jiān)測檢驗治理方案的有效性、合理性，有利于進(jìn)一步優(yōu)化治理方案。環(huán)境監(jiān)測和治理互相依存、相互配合并相互促進(jìn)[2]，從而達(dá)到人與自然的和諧發(fā)展。

3.4 環(huán)境監(jiān)測對環(huán)境治理及時反饋

環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境治理工作的一面鏡子，通過環(huán)境監(jiān)測，能夠及時有效察覺和反饋環(huán)境問題。通過分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，能及時了解污染物濃度是否得到控制或者降低、污染物是否繼續(xù)擴(kuò)散，真實反映出環(huán)境治理方案的可行性，對我國未來生態(tài)環(huán)境的良好建設(shè)有著十分重大的促進(jìn)作用。

4 結(jié)語

環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境治理的基礎(chǔ)，為治理工作提供科學(xué)有效的數(shù)據(jù)支撐，通過對環(huán)境污染的動態(tài)監(jiān)測分析環(huán)境污染原因和類型，制定出完善的有針對性的治理方案，這樣才能促進(jìn)環(huán)境治理工作有效地進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]莊小青. 環(huán)境監(jiān)測對環(huán)境治理的促進(jìn)作用分析[J]. 低碳世界，2014（11）.

[2]劉 華，陳 勇.環(huán)境監(jiān)測與環(huán)境治理間的關(guān)系[J].綠色科技，2015（3）.