Environmental Quality and Controlling Factors of Nutrients and Carbon Turnover in New and Restored Lakes and Wetlands

De ferske vande bidrager med op imod 20 % af den globale drivhusgasudledning. Udledningen er dog meget variable både imellem og indenfor økosystemerne. Metan og CO2 udgør de to vigtigste drivhusgasser, men vores viden om udledninger er ufuldstændig. Det skyldes især den store variabilitet i udledningerne, hvilket fører til store usikkerheder i mønstrene for emissioner fra de ferske vande. Da metan både frigives fra vandoverflader ved diffusion og som bobler stiller det store krav til målemetoderne. Formålet med denne afhandling er at bidrage til udvikling af bedre målemetoder og bedre forståelse og kvantificering af metan og CO2 emission fra ferskvand.
Kapitel I beskriver udviklingen af en ny prisvenlig sensor til målinger af metan og CO2, som i akkurathed og følsomhed kan konkurrere med kommercielt udviklet laserudstyr. Sammenligning med det kommercielle udstyr viser vores metansensor næsten identiske koncentrationer. Fordelen ved vores sensor er desuden kontinuerlige målinger med høj opløsning og lavt strømforbrug, endvidere, at sensoren kan måle gentagne flukse uden manuel arbejdsindsats. Der-ved kan vores sensor bidrage til bedre rumlig og tidslig opløsning af metan og CO2 emissioner. For at gøre det muligt for andre at anvende denne sensormetode, har vi gjort alle filer til produktion og opsætning frit tilgængelige, derved kan alle selv producere sensorer enkelt og billigt. Den samlede pris for sensoren er under 1500 kr. Vi udviklede samtidig en R-pakke til håndteringen af de store datasets, som udbredelsen af disse sensorer får. Hermed kan der beregnes både diffusive og boble-flukse.
Udviklingen af vores sensorer muliggjorde målinger med høj rum-lig dækning i en 10-ha stor sø. Vi målte med 24 sensorer over fem dage, hvorved 80 stationer på søen blev målt med en indbyrdes afstand på 13 m i løbet af en dag med 16–21 målinger af flukse per station. Endvidere, blev der målt på fem faste stationer for om nødvendigt at kunne korrigere for ændringer fra dag til dag. Men de daglige flukse ændrede sig ikke i løbet af de fem dage. Boblefluksen udviste høj rumlig variation og værdier var største i de dybere dele af søen. De diffusive metan og CO2 flukse var generelt lavere og mindre varierende mellem stationerne; på visse tids-punkter skete endog optagelse fra luften til søen. Boblefrigivelsen af metan stod for 80 % af den totale frigivelse fra søen. Denne frigivelse var meget heterogent fordelt, så det krævede målinger på 72 stationer for at bestemme den gennemsnitlige frigi-velse fra søen med en usikkerhed lavere end 20 % af middelværdien.
Målinger af metan og CO2 fra tre skov og tre åbenlands damme vidste de største frigivelser fra skovdammene både sommer og vinter. Boblefrigi-velsen af metan var nær nul om vinteren. Den diffusive metanfrigivelse var større om dagen end om natten, hvilket korrelerede med mere vind om dagen end om nat-ten. Kulstofbudget blev etableret, som viste høje drivhusgasfrigivelser, men anven-delse af litteraturværdier understregede, at store mængder organisk kulstof kan tilbageholdes i sedimentet (20–50 % af den totale sum), hvilket betyder, at denne tilbageholdelse nødvendigvis må inddrages i kulstofbudgettet og i den samlede vurdering af fordele for biodiversitet og nedsat belastning af nedstrøms vandområ-der ved etablering af damme.
Ved brug af egen og litteratur data (n = 417 og 455) af boble og diffusiv metanflukse var vi i stand til at bestemme boblefluksens relative andel af totalfluksen. Både egne og litteratur data kunne beskrive den andel af boblefluksen ved en hyperbolsk Michaelis-Menten type relation, som var næsten identisk for de to dataset. Derved viser data at boblefluksen driver en høj totalfluks. Det skyldes, at boblefluksen er langt mindre fysisk og biologisk begrænset end den diffusive fluks. Dette mønster var globalt og uafhængigt af søstørrelse. På trods af at kunne bestemme den relative andel af boblefluksen i forhold til den totale fluks, forud-sætter sikre metanmålinger fortsat og i særlig grad måling af boblefluksen, som udgjorde 77–81 % af den totale fluks i de to datasæt.