太湖入流河流溶解性有机质(DOM)浓度、组成及降解转化对碳排放的影响机制研究

本研究通过整合分析(Meta-analysis)、野外采样与室内实验相结合，系统揭示了溶解性有机质(DOM)对河流碳排放的影响机制。研究发现水体溶解有机碳(DOC)浓度升高显著提升CO2和CH4排放，其中蛋白质类物质(74.98±11.10%)主导太湖入流河流DOM组成，δ13C-CH4值(-31.18±3.79‰)证实乙酸发酵产甲烷途径的主导地位。创新性降解实验表明光-生物联合降解(L-Biodegradation)较单一生物降解产生更多CH4，而腐殖质类物质的消耗是促进产甲烷的关键因素。

　　

Highlight

DOM浓度、组成及降解转化对水生态系统碳排放具有显著影响。整合分析显示，水体溶解有机碳(DOC)浓度升高会显著增加溶解CO₂浓度(cCO₂)、CO₂扩散通量(FCO₂)和溶解CH₄浓度(cCH₄)。

水体中CH₄和CO₂的排放及稳定同位素特征

基于37篇文献数据，水体DOC浓度范围为0.01-41.00 mg·L^-1(均值8.53±7.95 mg·L^-1)。cCH₄和FCH₄分别为0.0012-1227.12 μmol·L^-1和-102.24-3045.64 mmol·m^-2·d^-1；cCO₂和FCO₂则达到0.21-1860.50 μmol·L^-1和-17.46-5727.37 mmol·m^-2·d^-1。

DOM特征与碳排放的关系

研究发现河流DOM特征显著影响温室气体排放。整合分析证实DOC浓度升高会同时提升水体CO₂和CH₄水平。DOM作为优质微生物代谢底物，既可通过异养呼吸直接产生CO₂，又能为CH₄生成提供碳源。

Conclusion

总体而言，DOM浓度、组成及降解转化显著影响水系统碳排放。太湖入流河流研究显示乙酸发酵是主要产甲烷途径，而陆源腐殖质类物质增加可能提升水体温室气体浓度。DOM降解实验证实光-生物联合降解会产生更多CH₄。