基于水化学与稳定同位素的岩溶湿地流域地球化学过程研究
本文选题:水化学 + 稳定同位素 ; 参考:《贵州大学》2016年博士论文
【摘要】:湿地作为重要表生环境之一,虽然仅覆盖地球表面的6%,却为地球上20%的已知物种提供了生存环境,具有不可替代的生态功能。与其他陆生生态系统相比湿地以水生植物为优势种,而大部分水生植物具有利用HCO3-进行光合作用的能力,岩溶地区地表水和地下水中主要阴离子为HCO3-,可以为这些水生植被的生长提供充足的碳源。此外,水文条件是湿地形成、发育的决定因素,同时控制着湿地生态系统内生物地球化学过程和功能,因而对湿地水体水化学特征及稳定同位素变化规律的研究,可以揭示湿地水体离子、无机碳和水份等的来源,通过与流入湿地的地表水和地下水水化学和稳定同位素组成之间的差异,可探寻湿地内控制流域水化学组成和稳定同位素变化的地球化学过程。基于此,我们拟以西南岩溶地区贵州威宁草海流域为例,分析不同季节流域内水化学和稳定同位素的变化规律,系统研究草海流域离子来源,并揭示控制该湿地水化学变化的地球化学过程,得到了以下主要认识和结论:(1)草海周边地表水和地下水水化学类型主要为Ca-HCO3,水化学组成主要受碳酸盐岩溶蚀和人类活动共同影响。丰水期草海湿地水水化学类型为Mg-HCO3,Mg-SO4,Ca-SO4和Ca-HCO3型,且水体中主要离子Ca2+和HCO3-由东向西逐渐降低,湿地东侧水体p H呈弱酸性,DO含量低,EC高,且Eh为负值,显示该区域水体呈现还原状态,相反西侧水体p H呈碱性,DO含量高,EC低,Eh为正值,显示该侧区域水体呈氧化状态。枯水期湿地水水化学类型为Ca-HCO3,水质易变参数空间变化差异较小。通过对湿地水化学组成的因素分析发现,引起丰水期湿地水化学的变化可能主要与湿地内生物地球化学过程有关,而枯水期则可能主要受水体蒸发作用影响。(2)丰水期流入草海的地下水和河水中溶解无机碳同位素(δ~(13)C_(DIC))变化范围为-13.66‰~-8.64‰,枯水期δ~(13)C_(DIC)变化范围为-12.61‰~-7.80‰。地下水中DIC主要来自于碳酸盐岩的溶蚀和土壤CO2,同时受丰水期大气降水的稀释作用和枯水期较长的水力停留时间,使地下水中DIC浓度及其同位素产生季节性变化。河水中DIC主要来自地下水,而受河水中浮游植物的光合作用和CO2逸散的影响,河水DIC同位素组成较地下水相比相对偏正。丰水期湿地水δ~(13)C_(DIC)变化范围为-15.13‰~-6.68‰,东侧区域p CO2高于大气p CO2分压与植物根系和沉积物的呼吸作用有关,而西侧区域p CO2则低于大气p CO2分压与沉水植物光合作用有关,同位素组成受化学强化分馏和光合作用影响。枯水期δ~(13)C_(DIC)变化范围为-6.23‰~-0.06‰,几乎整个草海水面p CO2均高于大气p CO2分压,CO2逸散进入大气、CO2还原成甲烷和浮游植物的光合作用使得枯水期DIC同位素偏正。(3)草海流域河水、地下水和湿地水氢氧同位素分析显示,地下水和河水主要受大气降水补给。湿地水在垂向混合同位素组成差异较小,但具有明显的空间和季节变化特征,枯水期(δD=-25.89±6.75‰,δ~(18)O=-2.24±1.12‰)湿地水氢氧同位素组成显著高于丰水期(δD=-66.03±13.77‰,δ~(18)O=-8.31±2.23‰),且丰水期东侧氢氧同位素组成低于西侧,枯水期南侧同位素比值则相对较高,这种分布特征与水生植被分布,大气湿度和水热容量有关。根据同位素质量平衡法计算结果,丰水期草海主要接受地下水补给,而枯水期地下水补给量相对较少,主要来自大气降水。(4)丰水期和枯水期草海周边地下水中硫同位素平均值分别为-14.40‰和-15.00‰,河水中硫同位素平均值为-13.91‰和-13.44‰,而湿地水中硫同位素平均值分别为-6.68‰和1.18‰。研究发现湿地水丰水期中硫酸盐主要来自地下水和大气降水,而枯水期湿地水中硫酸盐则主要来自生活污水排放和大气降水,这种硫酸盐来源的变化与湿地补给水源的变化有关。
[Abstract]:As one of the important wetland surface environment, although only covers 6% of the earth's surface, it provides a living environment for the 20% known species on the earth, have irreplaceable ecological functions. Compared with other terrestrial ecosystems to wetland aquatic plants were the dominant species, and most aquatic plants have the ability to carry out photosynthesis by HCO3- karst area, surface water and underground water anions of HCO3-, to provide sufficient carbon source for the growth of aquatic vegetation. In addition, hydrological conditions is the formation of the wetland, determinants of development, but also control the wetland ecosystem in the biogeochemical processes and functions, and changes of water chemical characteristics and stable isotope wetland research can reveal the wetland water source ions, inorganic carbon and water, and through the inflow of wetland surface water and groundwater water chemistry and stable isotope The difference in composition between the exploration geochemical process of basin water chemical composition and stable isotope change control wetland. Based on this, we intend to the southwest karst area of Guizhou Weining Lake Basin as an example, analysis of variation in different seasons water chemistry and stable isotopes, the system research of Caohai watershed ion source, and reveal the earth the chemical process control of the wetland water chemical changes, are as follows: (1) in the surrounding surface water and groundwater water chemistry type is mainly Ca-HCO3, the chemical composition of the water is mainly affected by carbonate dissolution and human activities. The abundant water period Caohai wetland water chemistry type is Mg-HCO3, Mg-SO4. Ca-SO4 and Ca-HCO3, and the concentrations of major ions of Ca2+ and HCO3- decreased gradually from east to west, east of Wetland Water P H weakly acidic, low content of DO, EC, and Eh is negative, the display area Domain water reduction state, opposite West Water P H was alkaline, high DO content, low EC, Eh positive, showed that the side area water is oxidation state. The dry season water wetland water chemistry type is Ca-HCO3, the water quality difference variable parameter space. Based on small factors of wetland water chemical composition analysis found that due to high water period change of wetland water chemistry may be mainly related to wetland biogeochemical processes, and the dry season is mainly influenced by water evaporation. (2) the dissolved inorganic carbon isotope in high water period into the groundwater and river water in Caohai (8 ~ (13) C_ (DIC)) ranged from -13.66% ~-8.64%, the dry season 8 ~ (13) C_ (DIC) range of -12.61% ~-7.80%. DIC in groundwater mainly from carbonate dissolution and soil CO2, at the same time by the hydraulic wet season precipitation dilution and dry period of longer residence time. The seasonal variation of DIC concentration and isotope production in groundwater. Mainly from the DIC River in groundwater, affected photosynthesis and CO2 from river phytoplankton, the DIC isotopic composition of groundwater is relatively positive. Compared to the wet period of wetland water delta ~ (13) C_ (DIC) range of -15.13% ~-6.68%. The Eastern region P CO2 was higher than that of respiration of atmospheric P partial pressure of CO2 and plant roots and sediments, and the west region of P CO2 was lower than that of atmospheric P partial pressure of CO2 and submerged plant photosynthesis, isotopic composition by chemical fractionation and enhanced photosynthetic effect. The dry season 8 ~ (13) C_ (DIC) range -6.23% ~-0.06%, almost the entire surface of P CO2 was higher than that of Caohai atmospheric P partial pressure of CO2, CO2 from CO2 into the atmosphere, methane reduction and phytoplankton photosynthesis makes the dry season DIC isotope partial. (3) the current domain of Grass River, underground Analysis of water and wetland water oxygen isotope, groundwater and river water is mainly affected by the meteoric water. Wetland water have little difference to mixed isotope in vertical, but with the change of spatial and seasonal characteristics, dry season (D=-25.89 + 6.75 8%, 8 ~ (18) O=-2.24 1.12 +%) water hydrogen and oxygen isotopic composition of the wetland was higher than the wet period (delta D=-66.03 + 13.77 per thousand, 8 ~ (18) O=-8.31 2.23 +%), and lower than the wet period on the eastern side of the hydrogen and oxygen isotope composition on the west side, the dry season on the south side of isotope ratio is relatively high, the distribution characteristics and the distribution of aquatic vegetation, atmospheric humidity and water heat capacity. According to the results of isotope mass balance method, the wet period Caohai mainly accepted groundwater recharge and groundwater recharge in dry season is relatively small, mainly from meteoric water. (4) the high and low water periods in groundwater around the sulfur isotope average values were -14.40 % and -15.00%, the sulfur isotope average was -13.91% and -13.44%, and the average value of wetland water sulfur isotopes were -6.68 and 1.18 per 1000 person years. The study found that the wetland water water mainly from abundant sulfate in groundwater and precipitation, and the sulfate marsh water in dry season are mainly from sewage discharge and precipitation for this, sources of sulfate and the changes of wetland water supply changes.
【学位授予单位】:贵州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P59
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 刘振杰;认识湿地 保护湿地[J];中国林业;2001年21期
2 石中元;什么是湿地及湿地的作用[J];天津农林科技;2002年05期
3 陈枫,张建华,韩建富;湿地保护与管理之我见[J];森林工程;2003年02期
4 曹仁江;湿地生态系统及其保护和利用——以鸭绿江口湿地为例[J];辽宁城乡环境科技;2003年03期
5 张晋峰;湿地—地球的重要组成[J];三晋测绘;2003年04期
6 叶乐安;温州市W熓氐睦糜氡;こ跆絒J];上饶师范学院学报(自然科学版);2003年03期
7 葛芳;浅谈内蒙古湿地保护及对策[J];内蒙古林业调查设计;2003年04期
8 ;《全国湿地保护工程规划》出台[J];中国园林;2004年03期
9 田博;湿地——连接陆地和水的纽带[J];环境保护科学;2004年03期
10 张振武,王宏;由澳大利亚的生态环境看中国湿地保护[J];吉林水利;2004年06期
相关会议论文 前10条
1 李艳岩;;黑龙江省湿地保护面临的挑战及法律对策[A];生态文明与环境资源法--2009年全国环境资源法学研讨会(年会)论文集[C];2009年
2 陶信平;商原李刚;袁婧;;湿地保护问题初探[A];水资源、水环境与水法制建设问题研究——2003年中国环境资源法学研讨会(年会)论文集(上册)[C];2003年
3 郭广军;贺芳丁;窦友杰;王少军;藏其运;;湿地与水环境[A];首届长三角科技论坛——水利生态修复理论与实践论文集[C];2004年
4 郭广军;贺芳丁;窦友杰;王少军;藏其运;;湿地与水环境[A];山东省科协重点学术研讨活动成果——山东生态省建设与发展论文汇编[C];2004年
5 任青萍;;重视我国的湿地保护工作——以江苏、浙江、上海湿地为例[A];水污染防治立法和循环经济立法研究——2005年全国环境资源法学研讨会论文集(第三册)[C];2005年
6 王志宝;;湿地与环境[A];首届环境与发展中国论坛论文集[C];2005年
7 施葵初;;安徽湿地保护的几点思考[A];2004“生态安徽”博士科技论坛论文集[C];2004年
8 唐焰;任青萍;;保护湿地的生态环境与创建和谐社会[A];生态文明与环境资源法--2009年全国环境资源法学研讨会(年会)论文集[C];2009年
9 王星泽;;我国湿地保护法律问题研究[A];生态文明与环境资源法--2009年全国环境资源法学研讨会(年会)论文集[C];2009年
10 田竹君;;水资源与湿地保护[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展(下册)[C];2001年
相关重要报纸文章 前10条
1 实习记者 王蓓蓓;湿地保护不能没钱[N];中国环境报;2004年
2 王志宝 原国家林业局局长;强化湿地保护管理刻不容缓[N];中国环境报;2005年
3 马吉明(清华大学水利水电工程系);水利部门应该在湿地保护中发挥作用[N];中国水利报;2005年
4 陈楚荣;珠海成为“湿地之市”[N];广东建设报;2005年
5 本报记者 刘慎元 陈晓莉;湿地社区:矛盾与冲突[N];中国绿色时报;2002年
6 雷昆 张定;加强湿地保护刻不容缓[N];中国绿色时报;2003年
7 王金元;走进伦敦湿地中心[N];中国绿色时报;2004年
8 张田勘;世界湿地保护喜忧参半[N];中国绿色时报;2004年
9 ;让北京湿地永续利用[N];中国绿色时报;2004年
10 崔丽娟;湿地为人类带来什么?[N];中国绿色时报;2004年
相关博士学位论文 前10条
1 邓志民;基于土壤水分胁迫与稳定同位素的鄱阳湖湿地生态水文研究[D];武汉大学;2014年
2 刘雁;吉林省西部湿地时空动态变化的气候水文效应及情景模拟研究[D];东北师范大学;2015年
3 闫虎;塔里木河湿地生态需水量及植被变化特征[D];北京林业大学;2015年
4 金辛;黑龙江红星湿地国家级自然保护区生态系统服务功能价值评估[D];东北林业大学;2015年
5 曹星星;基于水化学与稳定同位素的岩溶湿地流域地球化学过程研究[D];贵州大学;2016年
6 沙晨燕;不同类型河滨湿地甲烷和二氧化碳排放的研究[D];华东师范大学;2011年
7 王福田;湿地保护与恢复工程评估研究[D];中国林业科学研究院;2012年
8 刘凯;基于知识发现的珠江口湿地识别监测及演变规律挖掘研究[D];中国科学院研究生院(广州地球化学研究所);2007年
9 袁勇;干旱情景下湿地生态水文演变及综合应对[D];北京林业大学;2013年
10 王兴菊;寒区湿地演变驱动因子及其水文生态响应研究[D];大连理工大学;2008年
相关硕士学位论文 前10条
1 郭彦超;黑龙江省湿地保护立法研究[D];黑龙江大学;2007年
2 李婷;湿地保护利用政策绩效评价[D];华中农业大学;2010年
3 解妍秋;连云港市湿地保护现状、问题及对策研究[D];南京农业大学;2006年
4 吴翠翠;济—菏高速公路建设对稻屯洼湿地的影响及保护措施研究[D];山东师范大学;2008年
5 苏静;我国地方法律中的湿地保护问题研究[D];西北民族大学;2010年
6 杨楠楠;湖北省湿地保护政策绩效评价研究[D];华中农业大学;2011年
7 马恒天;宁夏湿地保护立法研究[D];西北民族大学;2011年
8 刘国庆;西部地区湿地保护立法研究[D];西北民族大学;2011年
9 夏惠;北京市湿地保护立法研究[D];中国政法大学;2012年
10 陈颜;中国湿地保护立法研究[D];中国政法大学;2012年
,本文编号:1735924
本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/jckxbs/1735924.html