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柳江流域柳州断面水化学特征及无机碳汇通量分析
摘要点击 2482  全文点击 1176  投稿时间:2014-12-01  修订日期:2015-03-14
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中文关键词  水化学特征  碳酸盐岩风化  硫酸风化  无机碳汇通量估算  柳江流域
英文关键词  hydrochemical characteristics  chemical weathering of carbonate rocks  sulfuric acid erosion  estimation of the inorganic carbon flux  Liujiang basin
作者单位E-mail
原雅琼 西南大学地理科学学院, 重庆 400715
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, 桂林 541004 
yuanyaqiong6002@163.com 
何师意 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, 桂林 541004 hsych66@163.com 
于奭 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, 桂林 541004  
孙平安 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, 桂林 541004  
王艳雪 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, 桂林 541004  
武招云 柳州市水文水资源局, 柳州 545000  
李新桂 柳州市水文水资源局, 柳州 545000  
谢明鲜 柳州市水文水资源局, 柳州 545000  
刘文 西南大学地理科学学院, 重庆 400715
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, 桂林 541004 
 
李瑞 西南大学地理科学学院, 重庆 400715
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, 桂林 541004 
 
张华生 西南大学地理科学学院, 重庆 400715
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, 桂林 541004 
 
中文摘要
      用河流水化学的离子组成特征来揭示流域化学风化过程及其碳汇效应成为了当前全球变化研究的一个重要方面. 对2013年1月至12月柳州段河水每月2~3次采样分析,结果表明,水化学类型为舒卡列夫分类法中的HCO3-Ca型,离子组成以Ca2+和HCO3-为主,这主要体现了流域内碳酸盐岩溶解对河水水化学特征的控制作用. 河水的主要离子质量浓度表现出明显的季节变化特征,总体上冬季最高,秋季和春季次之,夏季最低. 其中Ca2+和HCO3-离子质量浓度受稀释效应和CO2效应的共同作用,表现为夏季最低,秋季最高; 其它离子的质量浓度变化受稀释效应、农业活动或两者的共同作用的影响. 对河水的化学计量分析表明碳酸和硫酸共同参与了流域碳酸盐的风化,并且δ34 S的值为7.65‰~8.55‰,通过分析SO42-可能主要来自矿床硫化物的氧化和大气酸沉降. 为了准确估算岩溶碳通量,运用化学质量平衡法,估算出[HCO3-硫酸]/[HCO3-]=28.26%,在扣除硫酸作用产生的无机碳(HCO3-)的基础上,运用水化学-径流法估算出柳江柳州断面无机碳通量(以CO2计)为8.95×105 t ·a-1. 并且通过分析碳通量与流量和HCO3-之间的关系,表明河流流量是影响岩溶碳通量的主控因素.
英文摘要
      An important aspect of the current global change research is using river chemical composition to reveal the chemical weathering process and its effect of carbon sink. In this study, water samples were collected and analyzed 2~3 times per month from January to December in 2013. The hydrochemistry belonged to HCO3-Ca type. Ca2+ and HCO3- were the main cation and anion, which reflected that the hydrochemical characteristics of river were mainly affected by the dissolution of carbonate rock. The concentration of main ions varied with the seasons, which reflected that the crest value occurred in winter, followed by those in autumn and spring, and the lowest value was observed in summer. Due to the interaction of effect of dilution and effect of CO2, the seasonal variation of Ca2+ and HCO3- showed that the highest value was in autumn and the lowest value was in summer. The seasonal variation law of other ions should be attributed to the effect of dilution or agricultural activities or combined action of them. Both carbonic acid and sulfuric acid took part in the chemical weathering of carbonate rocks as evidenced by stoichiometric analysis. Besides, the δ34 S of sulfate ion of the river waters (δ34 S: from 7.65‰ to 8.55‰)showed that SO42- was originated mainly from oxidation of sulfide minerals in ore deposits and acid rain. Chemical mass balance method was applied to estimate the proportion of HCO3- coming from carbonate weathering by sulfuric acid. The result was 28.26%. On this basis, the total carbon flux of carbon (by CO2 calculation) in Liuzhou section calculated month by month was about 8.95×105 t ·a-1. What's more, the carbon flux showed a positive correlation with flow, which implied that the discharge of catchment was the main influencing factor of carbon flux rather than the HCO3- concentration.

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