本节说明测量温室气体排放量、碳质量流量(TOC、DOC、DIC、POC)、沉积物中碳储量和物理和水质参数的方法和设备。
V.1.测量温室气体排放的过程
测量对象
测量对象包括三种温室气体：CO2、CH4和N2O。
这些气体产生于天然水生和陆地生态系统及人为来源排放。
根据联合国教科文组织/国际水电协会的研究成果（2008年），以往的研究表明CO2和CH4的排放量可能与全球的温室气体交换有关。在流域层面（蓄水前和蓄水后）的CO2排放量可能相似，但是其可能受水库修建的时间和空间的影响。N2O排放量的测量确定性差，通常可以以有限增加成本来衡量N2O排放量。
在自然碳循环中经常会有CO2，且在温室气体排放量中的份额超过80%。
虽然淡水水库N2O排放对陆地生态系统至关重要，但是此方面的研究很少。少数已发表的研究显示在寒带生态系统N2O的排放量很低，热带水库没有确定性结果。一个热带水库N2O排放的初步分析（Guérin等人，2008年）表明N2O排放量很大。
由于CH4对全球变暖有很大的影响（在100年内，是CO2的21至25倍，每摩尔单位），且水库建设后一般条件下也会产生CH4（不包括自然条件）。通过CH4排放量可以预测现有水库的寿命。
测量方法
以下方法适用于蓄水前和蓄水后温室气体的测量。
对于蓄水前情况，同时考虑陆地和水生生态系统，在不能进行测量的情况下，建议参考文字资料和参考库址。本规范的新版本中将包括不同植被排放率来源。
作为一般规则，在蓄水前和蓄水后的研究中，应该在相同的参考点进行测量。
以下参数可用于评估陆地生态系统温室气体排放量、表面通量、鼓泡和下游排放量的设备和方法。
V.1.1.陆地生态系统
最常用计算陆地生态系统中温室气体排放的设备为箱，土芯培养器和涡流协方差塔。
a.培养箱
经常使用箱测量土壤许多微量气体排放量。这些方法包括：将无底箱置于一个小区域土壤表面，测量排放至培养箱内的气体。通过被动的（静态、封闭）系统或主动（动态、流动）系统获取被测量的气体。
在气-土界面，通过配有丁基橡胶塞的静态箱测量GHG通量，使用静态箱，可通过注射器和针头，采用气相色谱法分析或通过两个开口用IRGA进行分析。在测量前至少1小时将箱安装在插入土壤的凸缘或沉积物上（如果插入物根部损坏，需要更长时间）。将培养箱安装在注满水的密封框架上。
对箱安装时间间隔与漂浮箱相同。
关于培养箱的优点和缺点：
制造和操作简单和易用
培养箱取样区域是一个总排放面积的小区域，由于土壤空间异质性，测量的通量可能变化很大。
通过使用适当设计和操作的动态箱，可能减少静态箱局部环境的影响。
培养箱能改变取样区域的环境特性（例如土壤温度和土壤表面附近的风剖面）。
动态箱空气流动可以改变土壤-气相和培养箱内部之间的压力梯度。
通过使用适当设计和操作的动态箱，可能减少对当地环境的影响。
合理的设计和使用能将低估或高估实际通量的偏差最小化。
不同于周围自然环境的培养箱内的小气候（温度、湿度和压力）
b.（土芯取样）培养箱
使用土芯计算温室气体排放量。将土芯中的土壤匀化并淹没在水里（和水库一样的河流）。在气体排放量测量之前将土芯在现场温度下培养四个月。在顶空取样过一段时间估算排放量。在抽取土芯的坝址土壤中取样，并确定其堆积密度，分析C和N含量。
土芯培养的优点和缺点：
便宜
可以收集具有良好的空间分辨率的数据
均化作用和培养过程会影响排放比例
需要进行现场校准
土芯培养对于土壤或沉积物（潜在生产量和氧化）过程的研究而言，是一个很好的方法。然而，这种方法不能用于通量的测定。
密集检测方法相比，土芯培养测量方法应用前景广阔，但是相关方法需要进一步研究
c.涡流协方差塔
涡流协方差塔是一种大气通量测量技术，用以测量计算大气边界层内的垂直湍流通量。这是一个用于气象及分析高频风和大气标量数据其他应用程序的统计学方法，测量具有这些特性的通量值。
涡流协方差塔的优点和缺点：
成本极高，尤其是高塔的修建（还需考虑其他数据收集系统所需人力）；
该技术计算复杂，在数据的设置和处理中需要特别注意；
数据分析很重要
广泛运用
测量陆地生态系统
不适于湖泊和水库系统（对这些类型的系统开发和测量不足）
年度季节性变化
依赖风速和风向
长期连续测量
覆盖空间大
可依据风向和风速分过程进行
需要较大的均匀面积
d.估算排放量的其他方法
土地利用地图和卫星图像
用于计算冠层排放比例的文献数据
建议：在不能进行测量的情况下，使用文献数据和参考库址。在本规范的新版本中将纳入不同植被排放率来源。
V.1.2.水生生态系统
V.1.2.1.水和大气之间的表面扩散流量
CO2和CH4的碳来源为：
来自流域的OM；
水库中产生的OM；
水库淹没植物和土壤的OM分解。
通过使用漂浮箱或涡流协方差塔确定水库气-水界面扩散的CO2和CH4通量。在河流下游，可以使用漂浮箱。同样，通量可以通过基于气-水界面上的局部压力梯度、风速、水流速度、雨量和温度梯度的交换系数测量，如采用薄边界层(TBL)扩散过程模型。
a.表面浮动箱
漂浮箱是一个测量水生生态系统表面直接扩散的通量的经济又方便的方法。此方法使用一个漂浮于水面的封闭箱。（图5）然后根据箱中气体浓度变化计算通量（例如，Abril等人，2005年，Guérin等人，2007年和Bastien，2009年）。
表面浮动箱设计
扩散通量依赖于微表层、大气和物理参数（如风速和降雨）之间的浓度梯度（Borges等人，2004年；Guérin等人，2007年）。由于培养箱和水边缘的摩擦，通过该培养箱产生人工湍流。若箱壁未延伸至水面下，则该培养箱将漂浮于水面，所产生的气体通量超过箱壁伸至水中的五倍（Matthews等人，2003年）。这在风速较低的情况下是重要的（~1ms-1）（Matthews等人，2003年）。因此，漂浮箱的箱壁必须延伸至水下（图5）。
Buoy浮标
Septum隔膜
Vent通气口
Open打开
Close关闭
Chamber箱
Surfacemicrolayer微表层
在湍流环境中，培养箱能来回摆动，以增加气-水界面的湍流。培养箱可以通过与箱体边缘的末端连接的重物进行稳定。在一般情况下，不需要知道培养箱的重量。
气体在水中的溶解度取决于压力和温度。压力增加，溶解度增加，反之亦然。须将通气口设置于漂浮箱顶部，以便在开始测量前，使室内气压与大气压相平衡（图5）。为了限制箱内温度变化，外壳必须为反光材料覆盖。
如果箱内气体浓度的释放遵守气相色谱法，则该培养箱必须配备一层隔膜（预先煮过的丁基橡胶或氟橡胶），用一个带有针头的注射器在箱内采取样品。如果使用气体分析仪进行箱内的气体浓度演变的检测，则需设置两个与气体分析仪连接的开口。
尺寸
浮动时离水面的高度：15cm
由于风浪等因素，箱壁必须延伸2-4至水下15cm。
最小面积：0.2m2
容量：20L
必须选用重物：500-1000g，以调整箱壁的渗透力。
充分利用漂浮箱
Kremer等人（2003年）提出移动的培养箱将破坏水边界层，促进气体交换。如果在水流中自由浮动的条件下测量通量，将会过高估算通量，因为箱壁和流水之间的摩擦使湍流更急。因此，必须在湖面和河面漂流中进行测量。然而，在慢水流环境下，若有大风，最好将培养箱固定以避免随风晃动。而在水流过高的环境中，则有必要让培养箱随水漂动（Frankignoulle等人，1996年）。
若使用红外线气体分析仪（IRGA）确定扩散通量，则会将培养箱内空气抽出，通过IRGA循环后重新注入至该培养箱。为了避免取样管和/或IRGA中出现浓缩，环境空气将经过高氯酸钠防气阀。
如果通过气相色谱法分析确定扩散通量，在通过洗涤器将室内空气排出后，须从该培养箱抽取空气样本。
表面浮动箱的优点和缺点：
价格低廉，可输送，迅速配置
简单精确的测量。
可结合至实时测量系统
仅有一个空间、时间方面的测量点
在低水流的情况下，在水面漂浮时完成所有测量。若水流湍急，(多岩石、流速急且有多个漩涡中心)时，测量很难进行，所以漂浮箱下面有水流的时候，数据会变大。
非标准设计
风速对测量通量的影响。
b.涡流协方差塔
已经在第V.1.1节中对此方法有所描述，此方法更多的用于陆地生态系统。
若此方法在水面使用，它可以用作一个空隙填充法。如果有足够的资源和充足的土地面积的话，这可能是一个附加值。
涡流协方差塔主要应用于陆地生态系统的测量，更多详细资料请参见陆地生态系统。
c.薄边界层（TBL）扩散过程模型
许多此方面的现存文献中使用半经验公式计算通量。不考虑工作本身，对该过程进行的机制知之甚少，因此预测有很大的不确定性。比如，气体输送过程中广泛使用的预测模型通常相差三个或更多因素，包含由Banerje和MacIntyre(2004)提出的知之甚少的非线性关系，这意味着在最近试图计算水流净吸收CO2至少有300%的不确定性（Takahashi等人，2002年）。而这种不确定性产生于相关因素高度可变的性质，如风、浪、表面活化剂、热对流或分层、波浪破碎和上涌。计算所需的局部参数包括进入空气或水中的温室气体浓度，风速和水温。
TBL的优点和缺点：
快速：一个采样点可以在五分钟内完成取样。
采样站
将样品保存数月，使用药物在合适的条件下贮藏（避光保存，自下而上，为使气相仅与玻璃接触）
快速分析不稳定水样。
可以使用可溶性公式转换气体浓度（CH4和CO2）和pH（CO2）
容易获得时间序列
在低风速和高风速情况下该理论公式不合理
建议：最好使用连接至实时测量系统的漂浮箱（如果风和天气条件允许）。该系统可用于在蓄水前、蓄水后测量。如果不能进行实时测量，可按照空间及临时解决方法使用漂浮箱测量。今后，可能会经常使用TBL，但是仍需时间。
V.1.2.2.鼓泡（或沸腾）