外源水對碳酸鹽巖溶蝕速率與碳匯效應影響研究——以毛村地下河流域為例.pdf

1、“全球變暖”和“溫室氣體減排”日益成為當今社會議論的焦點，2009年12月7日至18日，在哥本哈根召開的聯合國氣候變化大會第十五次締約方會議主要考慮了人為因素對氣候變化的影響，而對地質作用在碳減排過程中的作用沒有予以足夠的重視。外源水具有較低的碳酸鹽飽和指數、pH值和硬度，所以具有很強的侵蝕性，對巖溶地貌和洞穴的發(fā)育有特殊的作用，外源水對巖溶水的補給加速了巖溶發(fā)育，促進對碳酸鹽巖的溶蝕作用，提高了碳酸鹽巖的物質遷移速度和強度。查明外源水

2、能否提高碳酸鹽巖固碳增匯的潛力，是目前科學與精確計算巖溶碳匯儲量亟待解決的問題之一。
　　 本文選取桂林市東南約30 km的靈川縣的毛村地下河流域為研究點，在充分調查和掌握研究區(qū)的氣候、地貌、地質與水文地質等資料與前人研究成果的基礎上，進行了為期一個完整水文年度的觀測采樣分析，通過測量地下河水文、水化學參數和δ13C來揭示外源水對巖溶碳匯的影響機制與DIC濃度及其物源的時空變異特征，進而查明外源水在促進巖溶區(qū)固碳增匯中所扮演的角

3、色；本研究在小龍背(外源水)、扁巖、社更巖、山灣泉與背地坪五處放置了碳酸鹽巖試塊與試片，利用澳大利亞進口的微侵蝕計(MEM-Micro-erosion meter)對5點的侵蝕速率進行了精確的測量；每月定期到研究區(qū)進行水文地球化學觀測研究；用德國WTW公司生產的Multi350i便攜式水化學分析儀測定研究點的電導、pH值與水溫；用鈣離子試劑盒(德國，Aquanmerck)現場滴定水體中的Ca2+、HCO3-濃度(精度為0.1mg/L和0

4、.1mmol/L)。并采集水樣進行陰陽離子分析與碳同位素分析。運用Origin、Surer與Spss等軟件對測得的數據進行整理與分析。通過以上研究，得出以下結論：
　　 ⑴研究區(qū)巖溶水與外源水的水文地球化學特征存在很大差別，小龍背(外源水)SIc小于0，均未達到飽和，具有很強的侵蝕性，進入巖溶區(qū)后，經過一段距離的水巖相互作用，SIc達到飽和，自研究區(qū)的上游至下游，SIc有偏正的趨勢，pH值則表現出升高趨勢，巖溶區(qū)的水化學類型主要

5、為Ca-HCO3型、Ca-Mg-HCO3型，水化學指標變化受地質背景和巖溶作用強度的控制。
　　 ⑵外源水的溶蝕能力遠遠大于巖溶水的溶蝕能力，小龍背與扁巖的亮晶灰?guī)r侵蝕速率分別為14.05×10-2mm/m、9.92×10～mm/m，背地坪的亮晶灰?guī)r溶蝕速率只有1.05×10-2 mm/m；碳酸鹽溶蝕速率受水動力條件與碳酸鹽飽和指數的共同影響，碳酸巖溶蝕速率：外源水>巖溶水；雨季>旱季。
　　 ⑶毛村地下河流域碳同位素分

6、析發(fā)現，降雨對毛村地下河DIC的貢獻微乎其微，流域水熱條件及地層巖性控制下碳酸鹽巖和土壤生物成因的CO2兩種物源對河水DIC貢獻比率占主導地位；此外，同位素分餾、土地利用方式、覆被和施肥類型的不同也對研究區(qū)δ13CDIC的變化存在很大影響。
　　 ⑷降雨促進巖溶碳匯的增加，雨后巖溶作用產生的碳匯量增加了約2倍，總體表現為雨季巖溶作用產生的碳匯量大于旱季，巖溶地區(qū)巖溶作用消耗的大氣CO2量具有明顯的季節(jié)變化；巖溶碳匯量不僅與水中C