水库温室效应研究进展与主要影响因素分析

摘　要：温室气体排放导致的全球变暖成为世界各国关注的焦点。目前，关于淡水水库的温室效应在全球气候变化中的作用也成为了科学家争论的问题。已有的研究表明，世界上很多为水力发电或其他目的建造的水库，因水库蓄水所导致土壤和植被的淹没而额外增加碳基温室气体二氧化碳（ＣＯ２）和甲烷（ＣＨ４）的释放。通过对国内外关于淡水水库温室气体研究方面文献的归纳，综述分析了水库温室效应观测研究案例、水库温室气体的产生机制、排放过程及其主要影响因素等方面的研究进展。为进一步从事水库温室气体研究、把握水库温室气体排放提供参考。

    近几十年来，由于矿物燃料燃烧、森林砍伐、人工湿地的增加、畜牧业等人为活动影响的加剧，温室气体排放显著增加，而这些增加的温室气体中只有一部分被自然碳汇吸收，从而导致大气中温室气体浓度增高，并很可能会加剧温室效应。在这些增温效应中因人类能源消耗大幅度增加而产生的温室气体（ＣＯ２、ＣＨ４、Ｎ２Ｏ）排放所导致的全球变暖逐渐成为一个主要的环境问题［１～３］。随着水电开发和水利工程建设进程的加快，水库温室气体的排放问题也越来越受到关注，特别是最近２０ａ来关于人工水库的温室效应的争论时有发生［４～８］。
    科学家在北美及欧洲的北方寒带水库开展的主要研究得出了一些结论，如水力发电的平均总温室气体排放量是相同火力发电机组的１／２～１／４，这里需注意的是水力发电的温室气体总排放量，严格来说衡量水力发电的温室效应作用应该考虑的是其净排放量，但是限于目前的研究技术与方法应用，尚不能对一个水力发电水库的净温室气体排放量作出较为准确的估算，相对于总排放量来说，净排放量应该小得很多。当然，已有的研究也表明，在一些特定情况下，热带地区的水库温室气体排放量可能会超过相同火力发电装机的排放量（如位于法属圭亚那的Ｐｅｔｉｔ　Ｓａｕｔ水库、和一些位于巴西的水库）。Ｆｅａｒｎｓｉｄｅ［９］的研究推测，在生命期的前１０ａ，一座典型的热带水库所释放的碳相当于一座能力与之等量的火电厂的４倍。每年世界上所有水库释放大约７×１０７ｔ　ＣＨ４ 和１×１０９　ｔ　ＣＯ２，而水库ＣＨ４ 的排放量可以占到全球排放量的１２％，占人类排放的１／７左右，其中９０％的排放量来自于热带地区［１０］。特别是在热带地区，越来越多的研究表明，大量被淹没的植被在高温下被腐蚀分解产生温室气体，水库成为了ＣＯ２ 和ＣＨ４ 温室气体的一个重要来源［１０～１２］。但在此必须指出，上述研究结论多是基于个案研究再外延推广的估算，很少是建立在对水库或天然水体系统水－气界面通量的真实原位测量工作之上的。由于对水库成库前的温室气体排放情况的研究还不够充分，目前关于水库温室气体排放争论的焦点是总通量（测量所得）和净通量（总通量减去蓄水前自然状态的排放量）的差别，以及这种个案研究结论外推的科学合理性。