鄧淋月 劉非 陳垚 侯一幟 袁紹春

摘要：

城市化造成的人類活動加劇，不僅打破了河流系統(tǒng)的碳循環(huán)平衡，還增加了河流系統(tǒng)的碳排放通量，對全球碳減排產(chǎn)生了消極影響?！半p碳”（碳達峰與碳中和）背景下掌握城市河流碳排放特征及其影響因素，有助于合理制定流域生態(tài)治理（恢復(fù)）策略，保障城市生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展。探討了城市化對河流碳排放的影響，總結(jié)了城市河流碳排放的關(guān)鍵影響因子，并提出該領(lǐng)域研究今后的發(fā)展方向。結(jié)果表明：城市河流碳排放通量明顯高于人為干擾較少的自然河流，根據(jù)城市化對河流系統(tǒng)的干擾，將碳排放影響因素歸納為水環(huán)境因子、水文特征因子、氣象因子和季節(jié)因子四大類型。水環(huán)境因子中，水溫與碳排量呈正相關(guān)關(guān)系，DO和pH與之呈負相關(guān)關(guān)系，而營養(yǎng)鹽因其營養(yǎng)負荷的不同使得河流系統(tǒng)中藻類物質(zhì)主導(dǎo)的代謝方式不同，從而對河流系統(tǒng)中碳排放的影響不盡相同；水文特征因子中，高流速（一定范圍內(nèi)）會促進碳排放的增加，而流量和水位的變化大多會受水環(huán)境因子的間接影響而表現(xiàn)出對碳排放影響的不確定性；氣象因子中，風(fēng)速較大時會促進碳排放，氣壓則與之呈負相關(guān)關(guān)系；對季節(jié)因子的研究中，普遍認為碳排量在秋季較高，夏冬季適中，春季較低，但也有可能晝夜溫差較大、表現(xiàn)為夏季碳排量較高。研究結(jié)果可為“雙碳”背景下的城市河流生態(tài)治理（恢復(fù)）提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān) 鍵 詞：

碳排放通量； 溫室氣體； 城市化； 城市河流； 碳達峰； 碳中和

中圖法分類號： X703

文獻標志碼： A

DOI：10.16232/j.cnki.1001-4179.2023.05.011

0 引 言

河流系統(tǒng)是連接陸地與海洋生態(tài)系統(tǒng)兩大活動碳庫的橋梁，是全球生物地球化學(xué)循環(huán)的主要部分［1］。河流系統(tǒng)在全球碳排放通量中的占比很小，但卻是單向的，并與森林火災(zāi)和化石燃料等行業(yè)的碳排放通量處于同一數(shù)量級［2］。河流系統(tǒng)不僅運輸陸源碳到海洋系統(tǒng)，同時也是大氣中CO2和CH4兩種溫室氣體的重要來源［3］。根據(jù)估值進行計算，世界河流CO2的年排放量約為1.8Pg［4］，CH4的排放量在1.5～26.8 Tg之間［5-6］，且CH4最大排放量約占全球CH4年均總量的5%［7］。由此可見，河流碳排放對溫室氣體的貢獻不容小覷。全球經(jīng)濟化加速了此類溫室氣體濃度的提升，與工業(yè)革命之前相比有了大幅度的增加，從而導(dǎo)致全球平均氣溫升高了0.3～0.6 ℃［8］。

河流及其相連水系發(fā)揮著交通航運、供水水源、生態(tài)調(diào)節(jié)等重要作用，但城市化使中國大部分城市河流出現(xiàn)了不同程度的水體污染，導(dǎo)致城市水環(huán)境惡化和水生態(tài)退化，形勢不容樂觀。生態(tài)環(huán)境的惡化不僅破壞了河流系統(tǒng)碳循環(huán)的自然狀態(tài)，還可能在短期甚至長期尺度下加劇碳排放。已有研究表明：城市化打破了河流碳生物地球化學(xué)循環(huán)的平衡，增加了河流中CO2排放量［9-11］，并使河流系統(tǒng)中CH4的來源、轉(zhuǎn)化和排放受到強烈影響［12-14］。但目前關(guān)于河流碳排放的相關(guān)研究主要集中在大江、大河等大型水體上［15-17］，對于城市河流碳排放特征及其影響機制的研究較少，尤其在河流治理對碳排放響應(yīng)和反饋的影響研究方面較少。本文基于城市河流碳排放研究所存在的知識缺口，通過對近年來城市河流碳排放相關(guān)研究進行梳理，探討了城市化對河流碳排放的影響，總結(jié)了城市河流碳排放的關(guān)鍵影響因子，并提出該領(lǐng)域研究今后的發(fā)展方向，旨在為“雙碳”（碳達峰與碳中和）背景下的城市河流生態(tài)治理（恢復(fù)）提供科學(xué)依據(jù)。

1 河流系統(tǒng)碳循環(huán)過程

河流碳循環(huán)是指陸地系統(tǒng)中不同源的碳元素在機械、生化及人類活動等作用下以各種不同形式進入河網(wǎng)系統(tǒng)并隨之輸移的全過程［1］。河流系統(tǒng)中的碳素可分為溶解有機碳（DOC）、顆粒有機碳（POC）、溶解無機碳（DIC）、顆粒無機碳（PIC）等形式。其中，河流中有機碳主要來自陸源輸入（外源）和生物轉(zhuǎn)化（內(nèi)源）兩個途徑［18］。而河流中無機碳則來自水體沉積物中碳酸鹽巖、含碳沉積巖的機械侵蝕，有機碳的礦化分解或大氣輸入的CO2。

隨著人類活動對城市河流的干擾和破壞，城市河流自然性遭到破壞，使得河流水質(zhì)惡化，水文特征發(fā)生極大改變，其生態(tài)功能遭到嚴重破壞［19］。由于城市河流受到城市化的顯著影響，碳素在河流系統(tǒng)中的生物地球化學(xué)循環(huán)發(fā)生了顯著變化。首先，大量污染負荷的輸入使得城市河流可能攜存大量有機污染物，導(dǎo)致DOC含量相對較高［9］。而這些不穩(wěn)定碳源，在氮源的影響下可能會刺激河流微生物原位呼吸，進一步加劇河流系統(tǒng)中水體的異養(yǎng)代謝過程，促進CO2產(chǎn)生，并為CH4的生成提供了厭氧條件?？梢姡恿鞯某鞘谢@著影響了河流系統(tǒng)的碳循環(huán)過程，進一步加劇碳排放。其次，城市建設(shè)過程中使用的含碳酸鹽礦物的建筑材料，也為河流系統(tǒng)中CO2的產(chǎn)生提供了碳源［20］。此外，Raymond等的研究也證實了城市化顯著增強了河流系統(tǒng)向海洋系統(tǒng)的碳輸移［21］。因此，城市化對河流系統(tǒng)碳循環(huán)的影響不容小覷。

2 城市河流碳排放特征

近年來，關(guān)于人類活動對生態(tài)系統(tǒng)影響的研究越來越多，其中城市化帶來的一系列河流生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能的改變受到廣泛關(guān)注。通過對河流CH4和CO2排放的研究發(fā)現(xiàn)，河流碳排放受多重因素影響，尤其是大多數(shù)城市的江河由于城市化過程而被破壞，破壞了原有的天然生態(tài)系統(tǒng)［22］。國內(nèi)外研究表明，城市化對河流碳排放可能產(chǎn)生重要影響。Raymond等［20］相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，城市地區(qū)的發(fā)展使河流淡水生態(tài)系統(tǒng)中的有機碳組成成分發(fā)生變化。Lofton、Damashek等［23-24］也指出，城市化加劇了土地利用模式的改變，導(dǎo)致河流生態(tài)系統(tǒng)中碳、氮負荷増加。這些由人類活動所造成的污染，會使水質(zhì)惡化、甚至產(chǎn)生富營養(yǎng)化等一系列環(huán)境問題，同時使河流生態(tài)系統(tǒng)排出大量CH［25-26］4。同時，也有研究表明城市化加快了河流從陸源碳傳輸者向轉(zhuǎn)化者的轉(zhuǎn)變，增強了原位CO2的產(chǎn)生［27］。雖然國內(nèi)外學(xué)者對河流碳排放空間格局、時間變化、影響因素，以及區(qū)域碳平衡貢獻等方面開展了深入研究，但針對受城市化影響的河流系統(tǒng)碳排放研究相對較少。國內(nèi)典型城市河流碳排放監(jiān)測結(jié)果（見表1［9，28-31］）表明，流域的城市化顯著增加了河流的碳排放通量。其他研究也證實，高度城市化區(qū)域內(nèi)的河流溫室氣體排放通量是周邊城市化程度較低河流的幾到幾十倍［28-32］，尤其是流域的城市化會使河流中的CO2分壓（pCO2）增加2倍以上［33-34］。同時，污染物的排入也加劇了城市河流CH4的排放［32，35-36］，使排污河段（如污水廠尾水排放口［35］）的碳排放通量顯著增加甚至高達非排污河段的10倍［33］?？傮w而言，城市河流碳排放通量明顯高于人為干擾較少的自然河流，且碳排放通量受河段污染程度影響。當前城市化導(dǎo)致河流碳排放通量的劇增已成為中國城市面臨的棘手環(huán)境問題［37-38］。

3 城市河流碳排放影響因素

由于城市化的不斷推進，人類活動對河流流域的干擾程度不斷加深，從而影響了河流碳循環(huán)過程，而碳循環(huán)平衡的打破對河流碳排放也具有一定影響。土地利用、河道改造和大壩修筑等人類活動會直接改變原有的河流水文及水力過程，進而改變河流內(nèi)部碳循環(huán)過程，增加碳排放的不確定性［39-40］；生產(chǎn)、生活產(chǎn)生的點源和面源污染過程，會對河流水環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。研究發(fā)現(xiàn)，向河流排放的大量工業(yè)廢水和生活污水可通過改變河流碳循環(huán)狀態(tài)而影響河流有機碳含量、組成等性質(zhì)，最終影響河流生態(tài)系統(tǒng)［41-42］。如Hosen等［43］研究發(fā)現(xiàn)，人為干擾可加劇水體溶解性有機物的不穩(wěn)定，改變河流營養(yǎng)狀態(tài)，造成河流中有機碳的歸趨發(fā)生顯著變化，最終可能加劇城市化河流CO2的排放。此外，已有研究表明，如果長期向河流系統(tǒng)輸入可利用的氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)，水體中的碳循環(huán)以及初級生產(chǎn)過程可使河流系統(tǒng)保持數(shù)十年的CH4和CO2持續(xù)排放［44］。同時隨著城市化進程的不斷推進，由人類活動產(chǎn)生的大氣污染、人工熱源和熱島效應(yīng)等對季節(jié)氣候的干擾程度也不斷加劇，從而形成有季節(jié)氣候因子特征的河流系統(tǒng)碳排放。綜上，本文結(jié)合相關(guān)文獻［3］將城市化對河流系統(tǒng)干擾碳排放的影響因素歸納為水環(huán)境因子、水文特征因子、氣象因子和季節(jié)因子四大類型。通過對這四類因子的分析歸納，探究城市化造成的河流水質(zhì)惡化、水文特征改變和氣候季節(jié)性變化對河流碳排放的影響（見圖1），以總結(jié)分析城市化過程對河流碳排放的影響機制。

3.1 水環(huán)境因子

3.1.1 水 溫

水溫是影響水-氣界面CO2和CH4排放的一個主要因素。在河流系統(tǒng)中，水溫可以通過影響水體中微生物的代謝過程而改變其對有機質(zhì)的降解速率；它還可以影響水對CO2的吸收從而影響碳循環(huán)的過程，也可以影響水中CO2的溶解性，進而改變排放通量［45-47］。不同的實驗結(jié)果表明：城市河流溫室氣體排放量與水溫呈極顯著正相關(guān)的現(xiàn)象，沉積物中微生物活性可能會隨著溫度的升高而得以提升，并在一定程度上降低了溫室氣體在水中的溶解度［9，48-49］。但同時也有其他的相關(guān)研究認為城市河流中營養(yǎng)供應(yīng)的變化率強于溫度對微生物代謝的調(diào)控影響，從而使溫室氣體排放通量與水溫并無關(guān)聯(lián)［29］。綜上，當水溫為水環(huán)境中主導(dǎo)的影響因素時，可以通過促進微生物代謝從而增加河流系統(tǒng)的碳排放量。

3.1.2 溶解氧（DO）

DO在一定程度上決定了水體中生物的代謝路徑和相關(guān)產(chǎn)物，同時也會對水體的元素循環(huán)和水分子循環(huán)產(chǎn)生重要影響［50］。城市河流由于人類活動的顯著干擾而受到污染，通常表現(xiàn)出DO含量較低，并易形成黑臭水體。由于河流中大部分CH4的產(chǎn)生來源于厭氧條件下沉積物中有機物的產(chǎn)甲烷過程［28，51］，顯然低含量的DO更利于CH4的產(chǎn)生，且相關(guān)研究也證實受污染的城市河流中DO與CH4呈顯著負相關(guān)［52］，可采用DO對CH4濃度實現(xiàn)較好的預(yù)測［30］。此外，河流中浮游植物的光合作用過程，使得水體中CO2與O2之間呈現(xiàn)出相反的代謝過程，并體現(xiàn)在亞熱帶河流和湖泊中［53-54］。同時在受城市化影響較大的河流中也發(fā)現(xiàn)，CO2與DO呈顯著負相關(guān)［55］。一般情況下，受城市化影響污染較嚴重的河流中DO含量均較低，且河流系統(tǒng)中碳排放量隨著DO含量的降低而升高。

3.1.3 pH

pH是影響CO2和CH4產(chǎn)生和排放過程的重要因素之一［56］。城市化引發(fā)的河流水體污染具有隨機性，從而導(dǎo)致不同河段的pH值差異較大。研究表明：pH可通過影響溫室氣體在水中的分壓，甚至直接影響水體碳酸鹽平衡而改變水體CO2，從而導(dǎo)致溫室氣體在水-氣界面釋放的不穩(wěn)定［48］。同時，pH還可影響微生物活性和水生生物的代謝能力，進而對CH4代謝過程產(chǎn)生不同程度的影響［36，57］。如陳仲晗等［58］在對城市感潮河流——潭江開平河段的研究中發(fā)現(xiàn)，CO2交換通量與pH呈顯著負相關(guān)。該現(xiàn)象與大部分的都市河（北京溫榆河、重慶黑水灘河、土耳其Tigris河）CO2交換通量和pH之間的關(guān)系一致［52，59-60］。同樣，在三峽庫區(qū)5條高度城市化的河流中也發(fā)現(xiàn)［30］，CH4和pH值呈負相關(guān)，并認為CH4濃度越高，越易氧化成CO2，從而降低水體pH值。

3.1.4 營養(yǎng)鹽

城市化過程加劇了碳、氮和磷等營養(yǎng)鹽輸入到城市河網(wǎng)中，過量的氮磷負荷輸入也易造成河流發(fā)生富營養(yǎng)化［61］。已有研究表明［44，62］，生物可利用氮磷的持續(xù)供給會使水體生物地球化學(xué)循環(huán)過程發(fā)生相應(yīng)改變，并不斷維持水體碳循環(huán)和初級生產(chǎn)過程，因此導(dǎo)致CH4與CO2大量的排放。水體中的富營養(yǎng)化情況也導(dǎo)致藻類的生長飛速上升，而藻類會通過腐爛和沉積過程進入到河床沉積物上增強產(chǎn)甲烷作用，進而提高水體中CH4濃度［63］；另外氮輸入也可刺激產(chǎn)甲烷古細菌和產(chǎn)甲烷細菌的代謝活動，加速產(chǎn)甲烷過程，從而使CH4和總氮之間呈負相關(guān)［64］。由于產(chǎn)甲烷過程受氮形態(tài)的影響，導(dǎo)致營養(yǎng)鹽的輸入對CH4的影響也呈現(xiàn)出較大的差異性［65］。同時氮磷營養(yǎng)鹽的持續(xù)供給也會顯著影響CO2的產(chǎn)生過程。相關(guān)研究證實［35，66-67］，河流系統(tǒng)中高濃度營養(yǎng)鹽的輸入對藻類的呼吸作用和隨后的CO2生產(chǎn)有促進作用，進而表現(xiàn)出污染河段中CO2與營養(yǎng)鹽含量呈正相關(guān)。但也有研究認為［68］，較高的營養(yǎng)負荷可提高水生光合作用的生物活性，導(dǎo)致更多的CO2被吸收，進而表現(xiàn)出CO2與營養(yǎng)鹽含量呈負相關(guān)。由于不同程度下的營養(yǎng)負荷使河流系統(tǒng)中藻類物質(zhì)主導(dǎo)的代謝方式不同，從而河流系統(tǒng)中碳排放所受影響不盡相同，因此對于具體研究河段需具體分析。

3.2 水文特征因子

城市化通常會對天然河道進行改造和渠化，導(dǎo)致糙率降低，水流加快。同時，傳統(tǒng)城市開發(fā)采用的高效水力快排系統(tǒng)，增強了城市河流匯流的水力效應(yīng)，使得徑流過程縮短，徑流峰值增加，造成河流水位急升陡降。本文選擇流速、流量和水位3個典型水文特征因子對城市河流碳排放過程的水文影響進行總結(jié)分析。

3.2.1 流 速

流速是影響表層水體湍流度和破碎度的關(guān)鍵因素。較大的流速會增強水-氣界面間的氣體交換作用，從而增大氣體逸出通量［69］。史紅巖［70］在黃土高原河流水體中的研究發(fā)現(xiàn)，流速與氣體交換速率呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。Hofmann［71］發(fā)現(xiàn)盡管較高的流速能加速CH4的排放，但高流速所引起的水體擾動也直接破壞了產(chǎn)甲烷的厭氧環(huán)境。這主要由于河流中CH4主要源于沉積物中產(chǎn)甲烷作用，而高流速造成的沉積物懸浮過程也會導(dǎo)致水體CH4濃度發(fā)生相應(yīng)變化。相關(guān)研究也表明［72-74］，河流流速與水體CO2排放通量存在直接關(guān)系。高流速條件可增加水體勢能，進而加速河床底部沉積物的懸浮過程，促使沉積物中有機碳和無機碳高效參與氣體交換，最終加劇水體CO2的排放［75］。由于產(chǎn)甲烷的厭氧環(huán)境與高流速下所產(chǎn)生的水體擾動相悖，因此高流速在一定范圍內(nèi)會對河流系統(tǒng)中碳排放通量產(chǎn)生促進作用。

3.2.2 流 量

城市化不斷增加著不透水地面比例，使得城市水文過程發(fā)生顯著變化，導(dǎo)致河流徑流量和峰值流量不斷升高。在高流量期間，由于外源CO2的大量流入和積累，河水中CO2的含量和流量也同步增加［76-78］。同時，流量的增大也會增加河流水位，導(dǎo)致深層水體的溫度發(fā)生變化，進而影響有機物的相關(guān)分解速率。研究發(fā)現(xiàn)［79］，河流中CH4濃度與河流流量呈負相關(guān)，認為高流量可增強水體對CH4的稀釋效應(yīng)，擾動河床沉積物，最終影響水體中CH4濃度，即高流量下，雖然河流系統(tǒng)中外源CO2和CH4的積累增多，但實質(zhì)上受到水環(huán)境因子、水位等其他間接影響，從而使河流系統(tǒng)碳排放影響具有不確定性。

3.2.3 水 位

水位變化會導(dǎo)致水體水溫出現(xiàn)分層現(xiàn)象，并隨水深而逐漸降低，進而影響有機物的降解過程。低水位期，水體光熱條件適宜，適合藻類生長，這時，光合作用大于呼吸所產(chǎn)生的作用，導(dǎo)致水體中CO2的大量流失，出現(xiàn)碳匯現(xiàn)象（即通量為負）；反之，在高水位的時候，溫度會降低，整個藻類都會處于休眠狀態(tài)，并以呼吸作用為主，導(dǎo)致CO2通量增大［80］。水位還會直接影響CH4在沉積物-水體界面中的上升傳輸過程：低水位時，CH4以氣泡傳輸為主；高水位時，則以擴散傳輸方式為主；且氣泡傳輸較擴散傳輸?shù)膫鬏斔俣瓤?，使得CH4排放量也較大［81］。而城市河流水位普遍較低，更易發(fā)生CH4的上升傳輸，造成CH4排放通量的增加。韓洋［82］在南京市團結(jié)河和外秦淮河溫室氣體排放的研究中發(fā)現(xiàn)，水位對CH4和CO2排放通量的影響不盡相同，在此基礎(chǔ)上，CH4的釋放通量與水位之間存在著顯著的負相關(guān)性，CO2的釋放通量與水位成正比，但水位變化對河流溫室氣體排放的影響較為復(fù)雜，難以得到一致性的規(guī)律。

3.3 氣象因子

3.3.1 風(fēng) 速

一般而言，河流系統(tǒng)中CO2和CH4的排放通量受氣體交換系數(shù)的影響，而氣體交換系數(shù)又與風(fēng)速有關(guān)?，F(xiàn)有研究證實［83］，風(fēng)速是影響河流碳排放通量的一個關(guān)鍵因素。風(fēng)速對CO2和CH4通量的影響，主要通過風(fēng)力作用增加CO2和CH4的交換通量；還可通過干擾藻類的光合、呼吸作用，使水面的分壓發(fā)生突變，進而造成水氣交換通量的增大或減?。?7］。目前，國內(nèi)外研究學(xué)者在風(fēng)速對河流系統(tǒng)碳排放通量的影響結(jié)果上存在較大差異，且尚未得到明確的結(jié)論。胡曉婷［84］研究認為，風(fēng)速是影響上海市主要河流冬夏季水-氣界面碳排放通量的關(guān)鍵因子。而Duchemin等［83］發(fā)現(xiàn)，風(fēng)速對CH4通量的影響可忽略，但當風(fēng)速接近3 m/s時，可顯著提高CO2平均通量。同時也有研究表明，由于風(fēng)速較小，風(fēng)速與碳排放通量的相關(guān)性不明顯［85］，推測可能是由于城市河道自身的特性，使其更易在風(fēng)速較大時受到風(fēng)力的影響。

3.3.2 氣 壓

氣壓是影響河流系統(tǒng)中CO2和CH4排放的重要因素。CO2和CH4在水中的溶解度會直接受到氣壓的影響。此外，氣壓還會通過影響水體的DO濃度，間接對CO2和CH4產(chǎn)生影響。因為壓強的增長，導(dǎo)致氣體的溶解度也增大，但當大氣壓降低時，就會有較多的CO2和CH4物質(zhì)被釋放，因此河流就變成了強排放源。陳袁波［86］的相關(guān)理論研究結(jié)果表明：大氣壓力與CO2的流量有明顯的負相關(guān)性，CH4是在好氧的條件下被氧化的，空氣壓力對水中的DO含量有很大的影響。

3.4 季節(jié)因子

河流系統(tǒng)中CO2和CH4排放通量普遍隨季節(jié)變化而發(fā)生變化，主要是由于季節(jié)變化使溫度、降雨量等因素發(fā)生改變，從而造成碳排放通量呈現(xiàn)季節(jié)性差異［28，87-88］。Raymond等［89］發(fā)現(xiàn)河流中CO2呈現(xiàn)出顯著的季節(jié)變化，其中秋季較高，夏季和冬季適中，而春季最低，這與Wang等［31，36］的研究結(jié)果一致。有研究表明［16，90］，適度降雨可增強土壤呼吸作用，隨后的地表徑流過程可攜帶CO2進入河流，進而提高水體CO2。由于冬季氣溫降低，降水量也較少，使得土壤微生物呼吸作用、陸源CO2側(cè)向轉(zhuǎn)移和河道內(nèi)代謝過程受到限制，最終導(dǎo)致冬季CO2普遍較低。但也有研究表明［34，91］，春季的CH4濃度較其他季節(jié)高一個數(shù)量級，這主要是因為春季枯水期較長，而其他季節(jié)受洪水期對有機物的稀釋效應(yīng)影響。此外，部分研究發(fā)現(xiàn)［53，92］，河流中CH4通量的最大值出現(xiàn)在夏季，主要受晝夜溫差影響?？梢?，目前關(guān)于季節(jié)對碳排放的影響并未形成一致性的結(jié)論，但可通過分析季節(jié)變化所導(dǎo)致的環(huán)境因子變化來推斷碳排放通量的變化規(guī)律。

4 結(jié)論與展望

城市化的快速發(fā)展導(dǎo)致城市河流系統(tǒng)不斷被人類活動干擾，人類活動可直接或間接影響城市河流系統(tǒng)碳循環(huán)過程，最終導(dǎo)致CO2和CH4的大量排放。相較于自然河流，城市河流的碳排放通量普遍較大，甚至高達前者的幾到幾十倍。其中，城市河流碳排放受水體污染、水文特征改變、氣候變化和季節(jié)變化等因素的影響，且不同因素對碳排放機制的影響也不盡相同。

如今，人們越來越重視城市河流生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，尤其是開始關(guān)注城市河流生態(tài)修復(fù)與碳排放之間的關(guān)聯(lián)性。但由于人類活動與城市河流之間的響應(yīng)關(guān)系仍未完全明確，這更需要研究者從根源上去追溯人類活動對河流碳源的影響機制，從而掌握河流碳排放的變化規(guī)律。關(guān)于城市河流碳排放的研究還可從以下幾方面加強。

（1） 在典型城市建立長期碳排放監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，并對河網(wǎng)碳排放通量進行分類預(yù)測，進一步研究構(gòu)建和完善碳排放核算與預(yù)測模型，以為中國實現(xiàn)“雙碳”目標提供理論依據(jù)。

（2） 地貌特征是影響河流代謝和碳排放的重要因素，但相關(guān)的研究較少，且城市河流的地貌特征相對特殊，應(yīng)完善其對城市河流碳排放的影響機制研究，以早日填補這一領(lǐng)域的空白。

（3） 城市河流碳排放空間格局和時間動態(tài)不僅受人類活動的干擾，同時還可能受到自然過程的影響。探究人類活動與自然氣候變化雙重影響下城市河流的碳排放特征，進一步完善河流系統(tǒng)碳排放影響機制，有助于中國“雙碳”目標的實現(xiàn)。

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（編輯：劉 媛）

Abstract：

The intensification of human activities caused by urbanization not only breaks the carbon cycle balance of the river systems，but also increases the carbon emission flux of river systems，which has a negative impact on global carbon emission reduction.Mastering the carbon emission characteristics and the influencing factors of urban rivers in the background of double carbon（carbon peak and carbon neutrality）is helpful to formulating a reasonable strategy for watershed ecological management（restoration），and to ensuring the sustainable development of urban ecosystems.This paper discussed the impact of urbanization on carbon emissions in rivers，summarized the key influencing factors of urban river carbon emissions，and proposed the future direction of research in this field.The results showed that the carbon emission fluxes of urban rivers were significantly higher than those of natural rivers with less human disturbance，and according to the urbanization disturbance on river systems，the carbon emission influencing factors were categorized into four major types：water environment factor，hydrological characteristic factor，meteorological factor，and seasonal factor.Among water environment factors，the water temperature was positively correlated with carbon emission，DO and pH were negatively correlated，and the algal dominated metabolic modes in river systems were different due to the different nutrient load of nutrient salts，so the carbon emission from algal was diverse.Among the hydrological factors，high flow velocity（within a certain range）would promote carbon emission，while changes in flow and water level were mostly indirectly influenced by water environmental factors and showed uncertainty in carbon emission.Among meteorological factors，high wind speed would promote carbon emissions，while air pressure was negatively correlated with it.In the study of seasonal factors，it was generally believed that carbon emission was higher in autumn，moderate in summer and winter，and lower in spring，but it was also possible that the temperature difference of days and nights was higher in summer，which resulted in higher carbon emission in summer.The results of this study can provide a scientific basis for the ecological governance（restoration）of urban rivers in the context of double carbon.

Key words：

carbon emission flux；greenhouse gases；urbanization；urban rivers；carbon peak；carbon neutrality