亚热带典型岩溶区地表溪流溶解无机碳昼夜变化特征及其影响因素.pdf

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1、第34卷第4期第四纪研究Vo1．34．No．42014年7月July，2014QUATERNARYSCIENCESdoi：10．3969／j．issn．1001-7410．2014．04．20文章编号1001—7410(2014)04—873—08亚热带典型岩溶区地表溪流溶解无机碳昼夜变化特征及其影响因素术莫雪①②蒲俊兵②袁道先①②章程②何师意②于爽②刘文①②张陶①②周建超①②杨会②唐伟②(①西南大学地理科学学院，重庆400715；②中国地质科学院岩溶地质研究所／国土资源部、广西岩溶动力学重点实验室／联

2、合国教科文组织国际岩溶研究中心，桂林541004)摘要岩溶水体溶解无机碳(DIC)的转化过程是评价岩溶碳汇稳定性及效应的重要指标之一，为了解其在岩溶地下水补给的地表溪流中的变化特征和影响因素，于2013年7月8—14日对广西融安县官村地下河水补给的地表溪流进行7昼夜定位连续监测，利用高分辨率自动监测仪器每15分钟测定pH、溶解氧(DO)、水温(T)、电导率(SpC)等参数，人工每2小时采集水样用于测定常规离子和℃等指标。结果表明溪流水体T，pH，DO，SpC，DIC(以HCO；表示)，Ca，6】℃，方解

3、石饱和指数(Sic)以及水体二氧化碳分压(pCO：)等水化学指标均表现出明显的昼夜变化过程。SpC，DIC，Ca”和pCO：等指标白天降低，夜间升高；T，pH，DO，℃。。和Sic等指标白天升高，夜间降低。Sic变化范围为0．70～0．89，表明溪流中可能发生了碳酸盐的沉积。通过热力学参数计算表明水温(昼夜变化幅度为5．8℃)对水体pCO：的昼夜变化影响率为27．48％～54．88％。反映水体水生植物新陈代谢过程(光合作用和呼吸作用过程)的水体DO指标和水体℃。均在白天上升，夜间下降，而℃。。和水体DI

4、C呈明显负相关关系(R=0．71)，这也证明溪流水体DIC的变化过程受到水生植物新陈代谢过程的影响，白天水生植物以光合作用为主，消耗DIC，释放0，水体℃mc上升；晚上以呼吸作用为主，消耗O，释放CO，增加DIC，水体占℃下降，其对水体pCO的昼夜变化影响率为45．12％～72．52％。通过研究表明溪流溶解无机碳变化过程受到物理因素(太阳辐射和水温等)和生物作用(呼吸作用和光合作用)的共同影响，这为进一步了解岩溶地下水出露地表后溶解无机碳转化过程及岩溶碳汇稳定性评价提供了依据。主题词岩溶地表溪流溶解无机

5、碳昼夜变化生物作用物理因素中图分类号P641．134，P592文献标识码A全球大气CO的收支不平衡一直是全球碳循岩一气作用以溶解无机碳(DIC)的形式固定大气环研究的重要问题之一，而忽视地质作用碳汇效应CO的过程为岩溶作用的碳汇效应¨’。经研究表可能是大气CO：收支不平衡的原因之一¨“。从地明岩溶区碳循环过程与生物有着密切关联，刘球系统科学和岩溶动力学理论出发，岩溶作用是全再华等通过考虑岩溶作用、全球水循环和水生植球碳循环的重要部分¨’。近年来的研究表明，岩物光合作用，计算全球水循环形成的碳汇约溶作用快

6、速而敏感地响应外界环境的变化，占全球0．7052PgC／a，其中通过“生物碳泵”作用形成的碳碳库99．55％的碳酸盐(10Pgc)积极地参与了现汇量为0．233PgC／a。我国属于岩溶大国，碳酸盐岩代全球碳循环．o。风化产生的碳汇对全球碳循环的影响有着更为重要随着研究的深入，对岩溶作用碳循环过程有了的作用¨。在水一岩一气一生相互作用的碳酸盐岩新的认识，以往对岩溶作用的碳汇效应局限在对岩风化(CaCO3+CO2+H0一Ca+2HCO；+水生光养生石圈、水圈和大气圈的考虑，认为岩溶水通过水一物—}CaC03

7、+x(CO2+H2O)+(1一X)(CH2O+O2))，碳第一作者简介：莫雪女23岁硕士研究生第四纪地质学专业E．mail：mx1990michelle@outlook．sore国家自然科学基金项目(批准号：41202185)、国土资源部公益性行业科研专项项目(批准号：201311148)、中国地质调查局地质调查项目(批准号：12120113005100和12120113006700)、广西自然科学基金项目(批准号：2012GXNSFBA053137)、中央高校基本科研业务费专项项目(批准号：XDJK2

8、014D002)和IGCP／SIDA598项目联合资助2014一O卜23收稿，2014—04—3O收修改稿通讯作者：蒲俊兵E—mail：iunbingpu@karst．ac．cn4期莫雪等：亚热带典型岩溶区地表溪流溶解无机碳昼夜变化特征及其影响因素877(图2)，水温变化幅度可达5．8℃。表2表明SpC、表3温度对CO：分压的影响pH与T呈明显负相关关系，SpC的变化主要是反Table3Theinfluenceoftemperatureon