黃河干流碳輸運及人類活動對其影響.pdf

1、河流是陸源物質(zhì)向海洋輸運的主要通道。當今,以水庫修建、農(nóng)業(yè)灌溉引水等為主的人為影響日益加劇,改變了河流自然狀態(tài)下的物質(zhì)輸運規(guī)律,對河流流域的碳收支平衡以及源/匯格局產(chǎn)生重要影響。黃河是中緯度干旱半干旱地區(qū)高渾濁度河流的典型代表,也是受人類活動影響最為嚴重的河流之一。對其碳輸運規(guī)律及影響因素的探討,對于討論同類河流碳輸運行為具有重要的借鑒意義。
　　本文通過2003年至2012年間黃河干流的多個航次以及花園口(全年)和利津站(調(diào)水調(diào)

2、沙及24小時連續(xù)站)的觀測數(shù)據(jù),探討了黃河各形態(tài)碳的輸運特征和季節(jié)變化規(guī)律,特別關(guān)注自然過程變化和人為活動對其影響,主要結(jié)果如下:
　　(1)與世界河流有機碳輸運以溶解態(tài)(DOC)為主不同的是,黃河有機碳輸運以顆粒態(tài)(POC)為主。且超過85％的POC集中在粒徑小于32μm的顆粒物上,自蘭州至利津不同粒徑懸浮顆粒物承載POC的輸運規(guī)律是一致的。黃河DOC濃度從上游至下游呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢,城市污水排放和農(nóng)業(yè)灌溉退水污染的影響也不可

3、忽視,這與大多數(shù)河流污染輸入的DOC主要來自于城市污水排放不同。另外,全球變暖可能會導(dǎo)致青藏高原河段水體中DOC濃度升高。
　　(2)雖然當前黃河水體中有機碳主要來源于黃土母質(zhì)以及具有難降解的特性。然而黃河水庫庫容極大,水庫對顆粒物的滯留、沉積,使得庫區(qū)自生源有機碳貢獻增加而導(dǎo)致降解率升高,對高渾濁度的黃河來說,庫區(qū)對河流自身有機碳輸運規(guī)律產(chǎn)生的影響遠遠高于其他河流。短時期來看,黃河流域水庫因沉積作用已經(jīng)作為一個穩(wěn)定的碳匯存在,然

4、而調(diào)水調(diào)沙工程卻在不到一個月的時間里,將超過全年35%和56%的DOC和POC輸運入海,瞬時流量和TSS濃度甚至可分別高達4100 m3/s和27×103 mg/L。
　　(3)黃河DIC濃度高達3mmol/L,在世界河流中位居前列。盡管青藏高原亞流域的面積僅占全流域的30%,但作為黃河的主要水源區(qū),強烈的淋溶作用導(dǎo)致該亞流域擁有全流域最高的化學(xué)風化速率,其巖石風化大氣CO2消耗量也占到全流域的64%;而在占全流域面積近70%黃土

5、高原亞流域,較高的蒸降比限制了化學(xué)風化速率,較小的地表徑流限制了風化產(chǎn)物向黃河干流的輸運,其巖石風化大氣CO2消耗量僅占全流域的35%。因此,青藏高原亞流域是黃河水體中高濃度DIC的主要來源。而以往的研究認為“黃土中較高的碳酸巖含量是導(dǎo)致黃河水體中高濃度DIC的原因”。此外,隨著全球變暖以及黃土高原干旱的程度增加,青藏高原亞流域?qū)S河DIC輸運入海通量的貢獻在未來將呈現(xiàn)上升趨勢。
　　(4)與世界河流一樣,黃河也表現(xiàn)為大氣CO2的