漓江流域外源水对岩溶无机碳通量的影响

发布时间：2020-04-24 04:45

【摘要】：本文选取一个较大的典型岩溶流域—漓江流域,通过收集水文地质资料,进行野外岩溶水文地质调查,研究其地质区域背景,利用水化学、同位素地球化学相结合来研究外源水对岩溶作用的影响机制所存在的差异,定量分析流域外源水对岩溶碳汇通量的促进强度。选取漓江干流及其部分支流作为研究对象,并分别于2017年4月、2017年7月、2017年10月、2018年1月进行野外采样及对河流流量的监测,掌握流域水体水化学变化特征,揭示主要离子时空变化特征以及主要来源,探讨不同因素对河流水化学变化特征的响应。分析河水中DIC浓度时空变化特征以及主要来源和影响水中DIC浓度变化的影响因素。估算流域内岩石风化速率及由其造成的CO_2消耗量和通量。通过对比分析流域内岩石风化理论上的碳汇通量以及实际监测计算的碳汇通量的差异,进而揭示外源水对漓江流域的增汇机制,准确计算岩溶区的碳汇通量。主要得出以下结论:(1)漓江流域水体水化学类型属于HCO_3-Ca型,岩溶水在调查期间阳离子组分浓度大小顺序为Ca~(2+)Mg~(2+)K~++Na~+,其中Ca~(2+)为河水中主要的阳离子,平均占阳离子总量的66.18%,其次为Mg~(2+),占阳离子总量的26.39%,Na~+和K~+所占阳离子总量的比例小于8%,阴离子组分浓度大小顺序为HCO_3~-SO_4~(2-)NO_3~-Cl~-,其中HCO_3~-为水中主要阴离子,占阴离子总量的60%~90%,平均值为83.68%,其次为SO_4~(2-),平均占阴离子总量的8.14%,NO_3~-和Cl~-二者占阴离子总量的不到10%,外源水阳离子组成与岩溶水有所差异,阳离子组分浓度大小顺序为Mg~(2+)Ca~(2+)Na~+K~+,Mg~(2+)约占阳离子总量的51.06%,Ca~(2+)占39.7%,Na~+占8.18%,K~+占比小于2%。阴离子中仍以HCO_3~-为主要离子,离子组分浓度顺序与岩溶水一致。离子来源分析表明,Ca~(2+)、Mg~(2+)、HCO_3~-主要来源于岩石风化,以碳酸盐岩的风化为主,K~+、Cl~-与Na~+主要来源于硅酸盐岩的风化以及人类活动的影响,SO_4~(2-)和NO_3~-则主要来源于人类活动的影响,如化肥、农药的使用。TDS浓度与碳酸盐岩的分布面积呈正相关的关系。(2)漓江流域DIC浓度变化范围介于18.3~207.4 mg/L之间,平均值为79.18mg/L,其中外源水DIC浓度变化范围为18.3~79.3 mg/L,平均值为35.88 mg/L,流域内DIC空间分布上的不均主要受控于流域的地质背景,与岩性的分布面积有关。漓江流域水体δ~(13)C_(DIC)值变化范围介于-14.55‰~0.6‰之间,总体平均值为-7.1‰,由于河流流量的影响,丰水期δ~(13)C_(DIC)值与河水DIC含量表现出正相关的关系,而枯水期表现出负相关的关系。水体DIC主要来源于岩石的溶蚀风化以及大气和土壤CO_2。(3)漓江流域内硅酸盐岩的岩石风化速率小于碳酸盐岩的风化速率,其中硅酸盐的风化速率为1.57 t/(km~2.a~(-1)),碳酸盐岩的风化速率为8.16t/(km~2.a~(-1)),总风化速率为9.73t/(km~2.a~(-1))。外源水促进了岩溶作用的发生,流入岩溶区后,河水DIC浓度逐渐增加,碳汇通量也不断升高,由于外源水的增汇作用,实际计算的碳汇通量相较于理论碳汇通量增加了0.87倍,数量可观,因此在计算岩溶区岩溶碳汇时,外源水的作用不能忽略。漓江流域岩石风化过程对大气CO_2的消耗通量为240.909×10~3 t CO_2/km~2.a,高于全球平均值5.026×10~3 t CO_2/km~2.a 48倍,表现出了漓江流域在平衡全球碳循环中的重要作用。
【图文】：

路线图,研究技术,路线图,主要技术

研究技术路线图

漓江流域,岩性分布,采样点

16图 2.1 漓江流域岩性分布及采样点设置图中各采样点代号对应地点表示为：L1 华江，L2 峡背，L3 甘棠江，L4 大面圩，L站，L6 龙门村，L7 良丰河，L8 潮田水文站，，L9 省里，L10 杨堤，L11 遇龙河，河，L13 阳朔水文站，HBJ 黄柏江，XRJ 小溶江，SGP 社公坪，SH1/2 双河 1/2）
【学位授予单位】：桂林理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X144;P641.134

【参考文献】