人工城市池塘氯化处理终止对温室气体动态的影响及其生态意义

这篇研究探讨了人工城市池塘（AUP）自然化过程中停止氯化处理对温室气体（GHG）动态的影响。通过测量巴塞罗那41个AUP中CO2、CH4和N2O的分压，研究发现非氯化池塘CH4增加但N2O降低，而CO2无显著变化。最终，两种池塘的全球增温潜势（GWP）无差异，表明自然化可在不显著增加GHG排放的前提下提升城市韧性。

　　

引言

城市承载全球超半数人口，贡献70%的温室气体排放。为实现可持续发展，基于自然的解决方案（NbS）成为关键策略，其中人工城市池塘（AUP）的自然化被证明能提升生物多样性和人类福祉。然而，自然化可能伴随温室气体排放增加的风险。本研究聚焦氯化处理终止——自然化的首要步骤，探究其对AUP中CO₂、CH₄和N₂O动态的影响。

材料与方法

研究选取巴塞罗那41个AUP（13个氯化，28个非氯化），在冬夏两季测量水体GHG分压及环境变量。通过顶空法测定气体浓度，结合亨利定律计算分压，并估算扩散通量。统计分析采用PCA、混合方差分析和线性回归模型。

结果

AUP特征：非氯化池塘营养盐浓度较低，但植被覆盖率和叶绿素a较高。PCA显示两者部分分离，主要驱动因素为化学变量（如电导率、Cl^-）和生物变量（如植被覆盖）。

GHG分压：所有池塘均对三种气体过饱和。非氯化池塘pCH₄显著升高（夏季更明显），pN₂O则降低，而pCO₂无差异。季节效应在非氯化池塘中显著，表现为夏季pCH₄升高和pN₂O降低。

昼夜变化：未发现GHG分压的昼夜差异，可能与浅水池塘的物理分层有关。

驱动因素：自然化（植被覆盖、叶绿素a）、地下水遗留（Fe、Mn、SO₄^2-）和温度是主要驱动因子。例如，温度正相关于pCO₂和pCH₄，但负相关于pN₂O。

扩散通量：非氯化池塘CH₄通量更高（占总量20%），而氯化池塘N₂O通量占主导（50%）。但两者CO₂当量总通量无显著差异。

讨论

氯化终止效应：非氯化池塘通过促进产甲烷菌活动和反硝化作用，分别增加CH₄和减少N₂O。地下水过饱和GHG的输入是重要来源，尤其在氯化池塘中表现为N₂O主导排放。

生态意义：尽管非氯化池塘CH₄排放增加，但其N₂O减排作用抵消了潜在气候影响。以巴塞罗那为例，AUP年排放仅占城市总排放的0.002%，远低于其提供的生态服务价值（如碳封存、生物多样性）。

局限与展望：未来需量化植物-大气直接交换及冒泡通量，并探究AUP的碳埋藏潜力，以全面评估自然化的气候调节功能。

结论

AUP自然化通过调控GHG排放平衡，成为城市韧性建设的可行策略。在气候变化背景下，此类小型水体虽贡献有限，但其生态服务功能凸显了蓝色基础设施在城市可持续发展中的重要性。