工業(yè)革命以來,全球大氣溫室氣體濃度急劇上升,進而導全球氣候變暖,由此產(chǎn)生了一系列錯綜復雜的環(huán)境問題。全球氣候變暖引起了國內(nèi)外科學家們的關注,究其原因,是人類活動碳排放導致了大氣溫室氣體的升高。因此,大氣中CO2濃度的減少和碳封存技術成為科學家們急需解決的環(huán)境問題之一。但是,在科學家們研究碳循環(huán)時發(fā)現(xiàn),全球的碳源和碳匯的收支不平衡,還有相當一部分的碳匯不知去向,這一部分碳匯被稱為遺失的碳匯(missing sink)。忽視地質作用產(chǎn)生的碳匯可能是碳遺漏的重要部分。當前有一些研究表明,占據(jù)全球碳庫的99.5%的碳酸鹽巖正積極參與碳循環(huán)。以地球系統(tǒng)科學為指導思想,考慮水—生—氣—固相互作用的模型證明了巖溶作用可以產(chǎn)生凈碳匯。因此,對于巖溶碳循環(huán)的機理研究于全球碳循環(huán)而言具有重要意義。本文以中國南方巖溶地下河系統(tǒng)為研究對象,于2018年3月、6月、10月、12月期間,對地下河系統(tǒng)的主要補給支流,地下河天窗和泉水進行現(xiàn)場監(jiān)測和樣品采集�，F(xiàn)場測試水體的p H值,水溫、電導率,溶解氧等指標,并采集水樣進行陽陽離子、溶解無機碳(DIC)及其同位素、溶解有機碳(DOC)及其同位素,顆粒態(tài)有機碳(POC)及其同位素分析,獲取坡心地下河系統(tǒng)的水文地球化學和碳循環(huán)信息。以期了解典型巖溶地下河的碳循環(huán)特征并建立該巖溶地下河系統(tǒng)的碳循環(huán)概念模型。為巖溶地下河系統(tǒng)的碳循環(huán)運轉模式、數(shù)學模型的建立提供一些基礎研究。我們的研究結果表明:研究區(qū)內(nèi)的流量對季風氣候變化的響應十分敏感,在不同季節(jié)內(nèi)的差異明顯。地表河、泉水以及地下河天窗的水樣都呈弱堿性,水化學特征差異明顯,水化學類型都為HCO3—Ca型。DIC,POC及其同位素的變化與實時流量相關,DOC及其同位素除了受流量控制外,還受到其他因素的影響,則有著很明顯的季節(jié)變化規(guī)律。研究區(qū)內(nèi)水樣的有機碳以DOC為主,POC的含量較少。研究區(qū)的水化學離子主要受到大氣降水、硅酸鹽巖溶解和碳酸鹽巖溶解所控制,碳酸鹽巖溶解是流域內(nèi)水體溶解質的主要來源,占據(jù)的比例達75%以上。DIC主要來源于碳酸鹽巖的溶解和土壤內(nèi)部CO2的貢獻。H2CO3溶蝕碳酸鹽巖對流域內(nèi)HCO3-的貢獻程度最高,其次為外源酸溶蝕碳酸鹽巖,硅酸鹽巖風化作用產(chǎn)生HCO3-的比例相對比較低。受“施肥效應”影響,DOC和DIC之間存在一定的正相關關系。由于受到水文條件和水生植物新陳代謝的影響,δ13CDOC和δ13CPOC的相關性在春夏兩季較強,但在秋冬兩季沒有相關性。不同采樣點之間由于其所處的位置、水文條件、地形和地質條件,生物活動差異,導致其內(nèi)外源的DOC比例有所不同。POC的內(nèi)外源比例則受到水生植物活動、流量、流域陸地植被覆蓋的影響�？傆袡C碳(TOC)的量約為HCO3-輸出率的9%。證明了巖溶環(huán)境的有機化學過程是不可忽視的,只考慮無機過程低估了巖溶環(huán)境碳的輸出率和碳消耗量。同時也證明了在坡心地下河系統(tǒng)內(nèi),仍然有相當一部分的有機碳匯,而不是單純的無機碳消耗過程。根據(jù)本次研究的結果,結合前人的研究,我們建立了坡心地下河流域巖溶表層帶的碳循環(huán)概念模型,該模型揭示了流域內(nèi)碳的循環(huán)機理。我們認為,在巖溶地下河系統(tǒng)中,除了無機碳外,有機碳的Qg源部分也是不可忽略的碳匯。該模型也為“碳酸鹽巖風化碳匯學說”提供了一些相關的科學依據(jù)。
【學位單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：X14;P642.25
【部分圖文】：

西南大學碩士學位論文1.4.2 技術路線按照實際所需工作，擬定本論文的技術路線如圖 1-1 所示�；诘卣{項目的研究資料，選擇坡心地下河流域為研究區(qū)，根據(jù)該地下河系統(tǒng)的結構，在其主要補給支流，地下河天窗，泉水設置監(jiān)測點。對各監(jiān)測點進行定期監(jiān)測和采樣，從而從整體上把握該研究區(qū)的水化學特征。結合地質地貌等資料，分析補給支流，地下河天窗，地下河排泄出口水化學特征。進行碳來源、遷移過程的分析，并進行地下河出口的碳輸出通量和碳匯量的估算。據(jù)上述資料建立該流域系統(tǒng)的碳循環(huán)概念模型，以揭示地下河系統(tǒng)的碳循環(huán)的過程。

10圖 2-1 坡心地下河系統(tǒng)水文地質示意及采樣點分布Fig. 2-1 Hydrogeologic illustration and sampling Points distribution in Poxin ground riversystem圖 2-2 坡心地下河流域水文地質剖面示意圖Fig. 2-2 Hydrogeologic Profile of Poxin ground river basin

圖 2-1 坡心地下河系統(tǒng)水文地質示意及采樣點分布Fig. 2-1 Hydrogeologic illustration and sampling Points distribution in Poxin ground riversystem

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本文編號：2828017