青藏高原冻土区湿地甲烷排放及同位素特征研究

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.05.22

现代地质 ›› 2018, Vol. 32 ›› Issue (05): 1089-1096.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2018.05.22

青藏高原冻土区湿地甲烷排放及同位素特征研究

张舜尧¹^,²^,³(), 杨帆²^,³(), 张富贵²^,³, 施泽明¹, 杨志斌²^,³, 周亚龙²^,³, 王惠艳²^,³

1.成都理工大学地球科学学院,四川成都 610059
2.中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所,河北廊坊 065000
3.中国地质科学院地球表层碳—汞地球化学循环重点实验室,河北廊坊 065000

收稿日期:2018-03-05 修回日期:2018-07-12 出版日期:2018-10-10 发布日期:2018-11-04
通讯作者: 杨帆,男,高级工程师,1983年出生,地球化学专业,主要从事勘查地球化学研究工作。Email:yangfan@igge.cn。
作者简介:张舜尧,男,工程师,博士研究生,1986年出生,地球化学专业,主要从事勘查地球化学研究工作。Email:zhangshunyao@igge.cn。
基金资助:
中国地质调查局地质调查项目(DD20179192);中央级公益性科研院所基本科研业务专项基金项目(AS2015J02);中央级公益性科研院所基本科研业务专项基金项目(AS2016Y01)

Research on the Methane Emission and Carbon Isotope of Permafrost Wetland in Qinghai-Tibet Plateau

ZHANG Shunyao¹^,²^,³(), YANG Fan²^,³(), ZHANG Fugui²^,³, SHI Zeming¹, YANG Zhibin²^,³, ZHOU Yalong²^,³, WANG Huiyan²^,³

1. College of Earth Sciences, Chengdu University of Technology, Chengdu, Sichuan 610059, China
2. Institute of Geophysical and Geochemical Exploration, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang, Hebei 065000, China
3. Key Laboratory of Geochemical Cycling of Carbon and Mercury in the Earth’s Critical Zone, Chinese Academy of Geological Sciences, Langfang, Hebei 065000, China

Received:2018-03-05 Revised:2018-07-12 Online:2018-10-10 Published:2018-11-04

摘要/Abstract

摘要：

青藏高原冻土区是我国最重要的湿地分布区之一,其碳循环系统在陆地生态环境中具有重要的作用。为了系统地研究青藏高原冻土区湿地甲烷排放特征,采用静态箱采气法,通过对近地表游离气甲烷碳同位素含量进行现场测定;结合吸附气烃类气相色谱分析,利用已有的天然气气源判别图解,对研究区甲烷气源成因进行判别。结果显示,在青藏高原冻土区木里地区,土壤甲烷排放在春季最高,以生物成因为主,夏季为混合成因,秋季较低,且以热成因为主,生物作用是影响该区甲烷排放的主要因素,同时地下天然气水合物中的气体逸散作用也在一定程度上影响了研究区地表甲烷浓度。

关键词: 青藏高原, 甲烷排放, 甲烷碳同位素, 天然气水合物

Abstract:

As one of the most important wetland area component, carbon cycle in Qinghai-Tibet Plateau plays a critical role in the terrestrial ecosystem. For systematically studying the methane emission of permafrost wetland in Qinghai-Tibet Plateau, by using the chamber method, we made a field measurement on the methane carbon isotope. Furthermore, combining with the adsorbed gas chromatography result, we conducted the gas source discrimination. The results show that the soil methane emission is the highest and mainly on biogenic source in spring. In summer, methane of soil emission is mainly on mixed-genetic source. In autumn, the soil methane emission is the lowest and mainly on thermo genic gas. The biological action is the main influence factor of methane emission. Meanwhile, the gas escaped from the natural gas hydrate underground also influenced the atmospheric methane content to some extent.

Key words: Qinghai-Tibet Plateau, methane emission, methane carbon isotope, natural gas hydrate

中图分类号:

P595
P618.1

张舜尧, 杨帆, 张富贵, 施泽明, 杨志斌, 周亚龙, 王惠艳. 青藏高原冻土区湿地甲烷排放及同位素特征研究[J]. 现代地质, 2018, 32(05): 1089-1096.

ZHANG Shunyao, YANG Fan, ZHANG Fugui, SHI Zeming, YANG Zhibin, ZHOU Yalong, WANG Huiyan. Research on the Methane Emission and Carbon Isotope of Permafrost Wetland in Qinghai-Tibet Plateau[J]. Geoscience, 2018, 32(05): 1089-1096.

图/表 5

图1 研究区地理位置及采样点位图(底图据文献[72])

Fig.1 Location and sampling points of the Muli area

表1 研究区游离气甲烷碳同位素、顶空气甲烷含量及干燥系数数据统计表

Table 1 Methane content in top space gas, δ13C1 in free gas and dry coefficicent in the Muli area

	5月份实验数据			8月份实验数据			10月份实验数据
	δ¹³C₁/ ‰	T-CH₄/ (μL/L)	C₁/ (C₂+C₃)	δ¹³C₁/ ‰	T-CH₄/ (μL/L)	C₁/ (C₂+C₃)	δ¹³C₁/ ‰	T-CH₄/ (μL/L)	C₁/ (C₂+C₃)
样品数	42	42	42	42	42	42	42	42	42
最大值	-38.76	7 272.98	7 797.45	-41.16	3 958.93	5 036.51	-29.16	3 470.45	938.92
最小值	-84.11	3.98	5.16	-64.45	7.17	11.67	-56.45	3.00	5.52
平均值	-57.27	736.73	763.63	-52.52	465.04	547.09	-39.78	256.89	116.30
中位数	-57.41	8.49	31.34	-53.09	11.22	32.45	-38.16	5.97	40.53
标准差	13.28	1 682.34	1 679.13	7.84	903.90	1 075.17	6.46	756.36	200.92

图2 研究区游离气甲烷碳同位素含量、顶空气甲烷含量及干燥系数数据分布特征 (a)甲烷碳同位素数据;(b)吸附气甲烷含量数据;(c)吸附气干燥系数数据;箱线图指示最大值,最小值,上、下四分位值及中位数;红色六角形为平均值

Fig.2 Distribution of δ13C1, CH4 and dry coefficient of the Muli area

图3 研究区近地表甲烷气源成因判别图

Fig.3 Discrimination diagram of methane source in the Muli area

图4 研究区近地表吸附气甲烷含量及游离气甲烷碳同位素分布图

Fig.4 Geochemical anomaly of methane content in top space gas and δ13C1 in free gas in the Muli area

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