水库碳监测的物理与热力学影响因素.docx

附录A 水库碳循环及碳库图图A-1 水库碳循环图图A-2 水库碳库图附录B 水库水体调查记录表样水库名称采样点号采样层次采样时间气温（℃）水温（℃）透明度（cm）碱度pH值河流入流流量河流出流流量项目测定结果水体溶存气体测试记录mmol/L离水面高度CO2(ppm)CH4(ppm)水温（℃）WDOC水面WPOCWTOC大气中气体测试记录WDIC离水面高度CO2(ppm)CH4(ppm)风速(m/s)WPIC水面WTIC10m表B 水库水体调查记录表附录C 水库鱼类渔获物分析表样表C 水库鱼类渔获物分析表水库名称：日期地点渔具其他记事总渔获量（kg）样品量（kg）体长范围体重范围种类和组成种名尾数数量百分比（%）重量（kg）重量百分比（%）含碳率（%）附录D 水库鱼类渔产量月度统计表样表D 水库鱼类渔产量月度统计表水库名称： 年 月序号种类名称渔获量（kg）重量百分比（%）体重范围（kg）数量（尾）数量百分比（%）体长范围（cm）含碳率（%）附录E 水库沉积物调查记录表样表E 水库沉积物调查记录表水库名称采样点号采样日期沉积物深度分层数分层距离经纬度沉积物特征深度(cm)TCTOC深度(cm)TCTOC2184206228241026122814301632备注：附录F 消落带野外样方调查记录表样表F-1 消落带乔木层野外样方调查记录表群落名称 样地面积 高程 调查时间 记录人 编号植物野外名称拉丁名胸径高度盖度物候期生活力PAGCPBGC表F-2 消落带灌木层野外样方调查记录表群落名称 样地面积 高程 调查时间 记录人 编号植物野外名称拉丁名高度冠径基径丛径株丛数盖度（%）物候期生活力PAGCPBGC一般最高一般最大一般最大一般最大表F-3 消落带草本层野外样方调查记录表记录人： 日期： 年 月 日 高程样点编号经纬度总盖度物种数分种盖度(%)植株高度PAGCPBGC物种名株数盖度(%)附录G 消落带土壤野外调查记录表样表G 消落带土壤野外调查记录表记录人： 日期： 年 月 日 样点编号高程经纬度土地利用类型土壤类型气温（℃）坡度坡向土壤中测试记录深度（cm）含水率（%）土温（℃）pHSTCSOCMBC051015202530土壤容重测量记录深度环刀编号环刀质量环刀+湿土质量（g）环刀+干土质量（g）备注：附录H 水库碳监测的物理与热力学影响因素1 基本常数与单位（固定值）理想气体常数：R=8.314 J·mol⁻¹·K⁻¹= 0.082057 L·atm·mol⁻¹·K⁻¹；标准大气压：p0=101325 Pa（≈101.33 kPa）；气体摩尔体积 ：Vₘ(STP,0 ℃, 1 atm)=22.414 L·mol⁻¹；温度换算：T(0℃)=273.15 K；摩尔质量：K1(CO₂)=44.01 g·mol⁻¹；K1(CH₄)=16.04 g·mol⁻¹。

2 顶空分析中的湿度修正在利用顶空平衡法监测水体中温室气体浓度时，需要考虑气相中水汽的饱和影响饱和水汽压经验式：Weiss & Price (1980)根据理论和实验数据给出了饱和水汽压随温度和盐度的经验关系，在273-313 K及盐度0-40范围内适用：式中： ——该温度下水的饱和水汽压，atm；T ——热力学温度，以K计；S ——盐度，‰对于淡水（S=0）情形，上式可简化为：3 溶解CO2和CH4的温度修正Weiss（1974）基于大量实验拟合给出CO2在淡水中的溶解度系数公式，计算公式为：式中：K₀ ——溶解度系数，mol·kg⁻¹·atm⁻¹；T ——热力学温度，以K计Wiesenburg & Guinasso（1979）给出了CH4溶解系数的拟合公式：式中：K₀ ——溶解度系数，mol·kg⁻¹·atm⁻¹；a ——Bunsen系数，分压1 atm时，1体积水中可溶解的气体在标准状况下的体积；T ——热力学温度，以K计4 水中溶解无机碳（DIC）的形态分布与温度依赖性水中溶解无机碳（DIC，包括CO2及其碳酸衍生物）的形态分布由碳酸的解离平衡控制主要反应如下：第一解离：CO2(aq)+H2O⇌HCO3⁻+H⁺平衡常数：K1=[H⁺][HCO3⁻]/[CO2(aq)]第二解离：HCO3⁻⇌CO3²⁻+H⁺平衡常数：K2=[H⁺][CO3²⁻]/[HCO3⁻]常将平衡常数以负对数形式（pK）表示：pK1=-log10(K1)；pK2=-log10(K2)碳酸解离是吸热反应，温度升高会促进解离（生成更多H⁺），因此K1和K2随温度升高而增大。

Plummer & Busenberg(1982)基于扩展的范特霍夫方程(van't Hoff equation)，描述了平衡常数与温度的关系：式中：、 ——平衡常数以负对数形式；T ——热力学温度，以K计5 PIC：方解石溶度积与饱和指数碳酸盐矿物的溶度积(Ksp)：水库中颗粒无机碳（PIC）主要以碳酸盐矿物形式存在，碳酸盐的溶解为吸热反应，升高温度有利于溶解，因此Ksp本身随温度升高而增大，但同时水中CO2溶解度降低，导致碳酸根供应减少，使得总体上高温时CaCO3更易析出这一复杂平衡可通过定量公式描述Plummer & Busenberg (1982)给出了方解石在纯水中的热力学溶度积公式： 式中：Ksp ——碳酸盐矿物的溶度积；T ——热力学温度，以K计饱和指数Ω：在水化学中常用饱和指数Ω表示矿物的饱和状态，定义为实际离子积(IAP)与溶度积常数之比：式中：Ω ——饱和指数，Ω>1过饱和、Ω=1饱和、Ω<1欠饱和；IAP ——离子活度积（Ca²⁺×CO3²⁻）；T ——热力学温度，以K计6 其它指标的物理影响说明水库碳监测中除了气体和无机碳，还包括多种有机碳指标，例如WDOC、WPOC、FTC、STC、SOC、MBC等。

这些指标多反映碳的库存或浓度，本质上属于物质含量或浓度测定，其监测和换算一般不直接受物理热力学因素（温度、压力、水密度等）的影响，或影响很微弱参考文献[1] Weiss, R. F., & Price, B. A. (1980). Nitrous oxide solubility in water and seawater. Marine Chemistry, 8(4), 347–359.[2] Weiss, R.F. (1974). Carbon dioxide in water and seawater: the solubility of a non-ideal gas. Marine Chemistry, 2(3), 203–215.[3] Wiesenburg, D.A., & Guinasso, N.L. (1979). Equilibrium solubilities of methane, carbon monoxide, and hydrogen in water and sea water. Journal of Chemical and Engineering Data, 24(4), 356–360.[4] Plummer, L. N., & Busenberg, E. (1982). The solubilities of calcite, aragonite and vaterite in CO₂–H₂O solutions between 0 and 90 °C, and an 。