原文以 Spatial Variability and Hotspots of Methane Concentrations in a Large Temperate River 为标题发表在 Frontiers in Environmental Science上，
作者: Ingeborg Bussmann等
翻译: 王军、刘美玲、子毅
校对：徐粒、刘晓迪
人们日益关注内陆水体，如湖泊、水库、河流对全球 CH4的贡献。然而，较少研究涉及流动水体中的 CH4 动态。
近来，溪流和河流作为大气 CH4 的来源备受关注。与平衡态水体不同，这种“流动”水体中存在“过饱和” 的CH4，容易引发显著的扩散排放。然而，由于流动水体CH4排放的时空异质性强，准确量化这种 CH4 排放极具挑战。这种扩散排放的强度取决于水的湍流运动、气体传输系数以及水和大气之间的 CH4 浓度梯度。
水体中CH4 的输入与损失，决定了水体中溶解的 CH4 浓度。河流中的沉积物处于厌氧环境中，会产生CH4；另外，河岸地带、洪泛平原和湿地也能向河流中输送CH4。在水中，微生物的 CH4 消耗相对缓慢，通过物理扩散释放到大气是最重要的 CH4 损失途径。另外，在有氧条件下，浮游植物也能介导 CH4 的产生。
检测河流中的CH4 输入并不容易，此外，CH4 在河流中的停留时间较短。例如，有研究发现，CH4在易北河（River Elbe）中存留不超过一天。CH4 在河水中的低溶解度加上其快速的水-气交换，不同河段的 CH4 浓度存在明显差异。
一般情况下，研究者们会使用离散采样法，调查河流的CH4释放，反映其空间变异。这种方法的缺点是数据点有限，时空分辨率较低。Maeck 等人（2013）发现，港口、筑坝河段、河道支流是CH4 排放的热点区域，而这些区域有时会被忽略。因此，基于离散采样法的取得的调查数据，在进行尺度转换时，存在很大的不确定性。
为此，研究者们沿德国易北河航行584 Km，同步测量了河流中溶解的以及大气中的CH4 浓度。此外，他们还测量了相关的水文参数，取得了大约 4000 个高空间分辨率的数据点。该研究旨在揭示河流CH4排放的空间异质性，识别潜在的排放热点。同时，研究者们还探讨了大气 CH4 浓度波动对估算河流CH4 排放的影响。
使用LI-7810便携式CH4/CO2/H2O分析仪（LI-COR Biosciences, NE, USA）测定河道水面上方大气中的CH4和CO2浓度。LI-7810采用光反馈-腔增强激光吸收光谱技术（OF-CEAS）。
LI-7810安装在测量船的顶层甲板上，以1 Hz的采样频率进行连续测量。LI-7810校正了水汽稀释效应，直接输出空气中CH4 和CO2 的干摩尔浓度。
所有数据进行数据质量检验和标记，剔除低质量和无关值，如仪器预热期间数据、港内船舶停靠时的测量值等。筛选后的数据与GPS数据进行合并。
结果显示，易北河中溶解CH4的平均浓度为112 nmol L-1，范围在40~1456 nmol L-1之间。
CH4高浓度区域标记为潜在排放热点。数据显示，热点区域空气中的CH4浓度也较高，这表明对空气中温室气体的浓度测量有助于发现排放热点。
空气中CH4浓度的中位数为2033 ppb，浓度变化范围在1821~2796 ppb之间。沿易北河河道，仅观察到中等程度的数据波动。支流对干流CH4浓度的影响并不显著。CH4排放速率的中位数为251 μmol m-2 d-1，这将导致整个易北河每天向大气中排放28640 mol d-1的CH4。
结果显示，河道CH4浓度存在横向异质性，即在丁坝处（Groin Construction）CH4浓度高。丁坝处的沉积物和有机质矿化，导致了高浓度的CH4排放。
河流形态和结构决定了其中溶解的CH4浓度，使得易北河上游CH4浓度变化平稳而下游变化很大。丁坝是继水坝之后的又一种人工基建设施，其可显著增加河流的温室气体排放。
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原文中的主要数据图
