书城工业技术淡水水库温室气体状态的评价与测量方法
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第19章 数据分析

在数据分析中,包括测定流域内水库的净排放量的方法,或仅为如何将现场测量的测量值转换为数据点提供指导以做进一步分析,每一个需要测量的水库,都需采用以下几个步骤。图10对此作了说明:

Pre-impoundment蓄水前

Fieldandlaboratorypointmeasurementsand/orliteraturedata现场和实验室测量和/或文献数据

Qualityassurance,uncertainty质量保证,不确定性

Pointdataprareaunit每单位区域的取样点数据

Spatialextrapolation空间推论

Temporalextrapolation时间推论

Qualityassurance,uncertainty质量保证,不确定性

Pre-impoundmentgrossemissionprreservoirandtime单位水库和时间中蓄水前总排放量

Post-impoundment蓄水后

Fieldandlaboratorypointmeasurementsand/orliteraturedata现场和实验室测量和/或文献数据

Qualityassurance,uncertainty质量保证,不确定性

Pointdataprareaunit每单位区域的取样点数据

Spatialextrapolation空间推论

Temporalextrapolation时间推论

Qualityassurance,uncertainty质量保证,不确定性

Post-impoundmentgrossemissionprreservoirandtime每单位水库和时间中蓄水后的总排放量

Netemissionsofcreatingareservoirinariverbasin在一个流域创建一个水库的净排放量

本节包括:

实地测量的温室气体和排放量的计算

气体样品排放量的计算

水样溶解温室气体的计算

气泡收集器中温室气体的计算

水样、沉积物样本中TOC、DOC、POC等的计算

质量保证和质量控制

从点到区域单位的计算和推断(空间外推插值法)

从点和区域到时间序列的计算和推断(时间外推插值法)

总蓄水前后净排放量的数据分析计算

不同方法的比较(包括联合国气候变化框架公约标准),对每一个情况进行识别从而选择更适宜的

不确定性评价。

此规范中仅涵盖了关于第一点的一部分内容:“实地测量的温室气体和排放量的计算”。在以后的修改中,将对本规范其他部分加以说明,讨论和回顾。

CO2、CH4和N2O在水库和河流的气-水界面(漂浮箱)的扩散通量

通量的测定和接收、拒收程序

在通量测定的过程中,应该考虑气体随时间变化的分压斜率和气温。

使用红外气体分析仪测量通量,必须根据观察到的通量和所使用设备的灵敏度确定箱设置持续时间。

当使用气相色谱分析技术测定通量时,斜率测定中至少需要四份复件。根据观察到的通量和所使用设备的灵敏度确定箱设置持续时间和从室中采取空气样本的频率。在进入现场之前,将用于小瓶的橡胶塞煮三次,以消除塞子的挥发性化合物。这些挥发性成分可能在小瓶里挥发,扰乱气相色谱法测定的浓度。在用于储存空气样本(10mL)的小瓶中加入盐水(300mg(NaCl).L-1),且须在无气泡的状态下用橡胶塞和铝绉纹织物塞紧。在现场使用箱里注射器和针头取样。然后通过塞子注入空气样品,保持瓶子倒置同时通过第二个针管排出多余水。在排出所有水之前,取出第二个针管,以保持小瓶中的超压和水量。在分析结束前,小瓶必须保持倒置。在进行分析前,必须通过针管排除剩余水。

无论采用何种方法(IRGA或气相色谱法),当r2分压时间线性回归超出0.85,p<0.002时,测得通量。

扩散通量推断

气-水界面通量的测定方法如下:

F=kg,T.ΔC(1)

其中,F为扩散通量,kg,T为给定气体(g)在给定温度(T)下的气体输送速度,ΔC=Cw-Ceq为水(Cw)和与空气平衡的水(Ceq)的浓度梯度。

气体输送速度kg,T取决于在测量时的水柱和地表水湍流产生的物理参数。对于湖泊、河流和水库,主要影响kg,T的参数包括:风速(如Guérin等人,2007年),水的流速(如Borges等人,2004年),降雨(如Guérin等人,2007年)。

所有这些研究表明kg,T和F随上述参数强度的增加而增加。其强度高频变化,这意味着在现场试验中直接测量扩散通量才能观察到湍流的影响。因此,必须谨慎计算来自基于少量扩散通量测量的水生生态系统的大气排放量。

因此,基于TBL理论,参考气象资料(风速和降雨量),更正现场测量的扩散通量。采用漂浮箱和表面浓度的涡流协方差技术测定扩散通量。同时,也需测量空气和水的温度及风速和降雨量。在通量测量持续时间内,取风速和降雨量的平均值。使用数据集和方程(1),气体输送速度kg,T,标准化值为施密特数600(Sc=600,forCO2at20℃)。通过以下公式计算标准化气体输送速度k600(J·hne等人,1987年):

k600=kg,T.(Scg,T/600)-n(2)

其中,Scg,T为一定温度下给定气体的施密特数(Wanninkhof,1992年),n为湖面的2/3,气-水界面上为0.5(如Guérin等人,2007年)

因此,k600对各种气象参数(风速,降雨,温度)的依赖是为了调查水库和大坝的河流下游研究。确定k600(cm.h-1)和U10(m.s-1)之间以及风速和水库和河流的气-水界面的降雨量Rn(mm.h-1)之间的关系,通过表面浓度,气象(风速和降雨量),空气和水的温度测定扩散通量(如:Guérin等人,2007年及Guérin和Abril,2007年)。

鼓泡通量的推断

对于鼓泡,必须考虑水库水深。因为鼓泡出现在浅水区,必须对测量作出相应的推断。