本文選題：溶解無(wú)機(jī)碳 + 晝夜變化��； 參考：《西南大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：巖溶動(dòng)力系統(tǒng)中,在水循環(huán)驅(qū)動(dòng)下,巖溶水體中的溶解無(wú)機(jī)碳(DIC)在-定條件下又以鈣華、泉華或石筍等形式發(fā)生沉積,同時(shí)伴隨著CO2的溢出,因此巖溶碳匯作用被質(zhì)疑成碳轉(zhuǎn)移過(guò)程,形成的碳匯并不穩(wěn)定。然而,巖溶水體出露地表形成的地表溪流流動(dòng)過(guò)程中,水中DIC的變化受到溪流脫氣作用、碳酸鈣沉淀、水生光合生物生理作用等無(wú)機(jī)和有機(jī)過(guò)程的影響,特別是水生光合生物光合作用過(guò)程能夠利用水體DIC形成有機(jī)碳,實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)碳到有機(jī)碳的轉(zhuǎn)變,最終形成有機(jī)碳部分埋藏在河底,從而可形成穩(wěn)定的碳匯。因此,在考慮了生物作用后,巖溶作用所形成的DIC可最終被固定下來(lái),為巖溶碳匯穩(wěn)定性問(wèn)題的解決提供了科學(xué)途徑。因此,本文選擇我國(guó)南方亞熱帶巖溶區(qū)接受巖溶地下河補(bǔ)給的典型地表溪流(官村巖溶地表溪流),圍繞以巖溶作用作為主要來(lái)源的DIC在進(jìn)入地表水文系統(tǒng)后,在生物作用的影響下,其變化規(guī)律、轉(zhuǎn)化過(guò)程以及碳匯穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的科學(xué)問(wèn)題,揭示溪流系統(tǒng)溶解無(wú)機(jī)碳在碳酸鈣沉積和溶解、水-氣交換和水生光合植物水生生物新陳代謝等過(guò)程的影響下,水體脫氣速率、沉積速率以及固定有機(jī)碳能力的變化,以及DIC以有機(jī)碳形式沉降下來(lái)形成真正的碳匯的變化過(guò)程。本研究主要通過(guò)定點(diǎn)在G1(位于官村地下河出口,無(wú)明顯水生植物發(fā)育)G2(位于下游監(jiān)測(cè)站,生長(zhǎng)大量黑藻、金魚(yú)藻等水生植物)進(jìn)行常規(guī)監(jiān)測(cè)(每月一次采樣)和高密度晝夜監(jiān)測(cè)相結(jié)合的方式對(duì)官村地下河表層溪流水化學(xué)特征進(jìn)行研究,分析在生物地球化學(xué)過(guò)程中,溪流DIC的變化規(guī)律及其影響因素,研究結(jié)果表明：(1)溪流水化學(xué)類(lèi)型為Ca-HCO3型,在2013年9月至2014年8月常規(guī)監(jiān)測(cè)期間,pH值、電導(dǎo)率、SIc、pCO2受流量影響均表現(xiàn)出旱季上升,雨季下降的變化規(guī)律。溪流出露地表后,由于CO2濃度差發(fā)生脫氣作用,pCO2沿流程不斷下降,同時(shí)SIc、pH不斷沿流程上升。溪流脫氣通量與流量呈明顯正相關(guān)關(guān)系,表明流量控制著溪流脫氣通量變化。溪流脫氣通量與G2點(diǎn)DIC濃度呈明顯負(fù)相關(guān)關(guān)系,表明當(dāng)脫氣通量增加時(shí),溪流中游離CO2含量減少,水體游離CO2轉(zhuǎn)化為H2CO3量減少,導(dǎo)致G2點(diǎn)DIC濃度下降,進(jìn)一步說(shuō)明脫氣過(guò)程引起DIC沿流程損失減少。碳酸鈣沉積速率在旱季隨水溫下降而變緩,在雨季隨著水溫上升而變快。但在3—5月可能由于降雨導(dǎo)致流量增加引起SIc下降,使得碳酸鈣沉積速率相對(duì)水溫上升而表現(xiàn)出下降的變化。沉積速率變化與Ca2+、DIC濃度變化趨勢(shì)大致相同,且碳酸鈣沉積速率與DO呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì),表明生物呼吸作用通過(guò)溶蝕碳酸鈣沉淀來(lái)影響DIC的變化。另外,G2點(diǎn)沉積物碳同位素全年平均值為-11.01‰,則表明了流域氣候溫濕,溪流生態(tài)環(huán)境良好。溪流水生生物新陳代謝通量表現(xiàn)為在旱季降低雨季上升的變化規(guī)律,說(shuō)明了在旱季由于氣溫低,溪流中的藻類(lèi)生物活動(dòng)性低且生物量要小于雨季,導(dǎo)致水生生物新陳代謝能力較弱,在雨季,由于水溫上升、光照加強(qiáng),水生植物光合作用增強(qiáng),即而水生生物新陳代謝通量加快,但同時(shí)也受到降雨影響,表現(xiàn)為在4～6月變?yōu)樗镄玛惔x通量降低。另外,溪流水生生物新陳代謝通量與流量為明顯正相關(guān)關(guān)系(R2=0.62),說(shuō)明水生植物新陳代謝過(guò)程也受到流量的影響。水生生物新陳代謝通量與DIC呈相反季節(jié)變化趨勢(shì),進(jìn)一步表明DIC被水生植物所利用而損失減少。(2)2013年7月8～14日、2013年8月17～20日、2014年7月22～23日晝夜監(jiān)測(cè)期間,G1點(diǎn)均無(wú)明顯晝夜變化規(guī)律,G2點(diǎn)溪流中水化學(xué)參數(shù)均表現(xiàn)出明顯的晝夜變化規(guī)律,水化學(xué)晝夜變化特征的影響因素包括物理因素(太陽(yáng)輻射、水溫、降水等)和生物作用(光合作用和呼吸作用)。G2點(diǎn)DIC和δ13CDIC晝夜變化特征相反,表明溪流中DIC濃度晝夜變化受水生植物光合作用和呼吸作用以及脫氣作用的影響。通過(guò)亨利常數(shù)的計(jì)算,水溫對(duì)pCO2的影響率占27.48%～54.88%,水生植物對(duì)水體pCO2的影響率占45.12%～72.52%,進(jìn)一步表明溪流內(nèi)水生植物的生理作用影響對(duì)溪流水化學(xué)晝夜變化特征起主要控制作用。并且通過(guò)對(duì)溪流總初級(jí)生產(chǎn)力(Gross Primary Productivity, GPP)的計(jì)算結(jié)果可知,2013年7月12日GPP為16.06 kg O2d-1,2013年7月13日GPP為12.17 kg O2d-1說(shuō)明在無(wú)雨晴天天氣下,太陽(yáng)輻射的增強(qiáng)和水溫的上升則會(huì)導(dǎo)致溪流總初級(jí)生產(chǎn)力下降的變化規(guī)律。在降雨期間,溪流水化學(xué)表現(xiàn)出明顯的稀釋作用和淋濾作用,體現(xiàn)出了典型巖溶水的敏感性,且降雨導(dǎo)致了溪流水生生物新陳代謝通量的變慢,從而影響溪流總初級(jí)生產(chǎn)力。(3)在無(wú)雨晴天的天氣下,G1點(diǎn)脫氣作用是由于出現(xiàn)CO2濃度差而產(chǎn)生脫氣的物理過(guò)程,無(wú)明顯晝夜變化規(guī)律,而G2點(diǎn)溪流脫氣速率晝夜變化規(guī)律表現(xiàn)為夜間早上中午下午,在夜間,溪流脫氣速率不斷上升,水化學(xué)變化主要是受水生植物呼吸作用所影響,pC02.DIC和Ca2+濃度的逐漸上升和pH逐漸下降也表明了溪流呼吸作用逐漸增強(qiáng),進(jìn)一步說(shuō)明在夜間影響脫氣速率的為生物的呼吸過(guò)程。在早上,光合作用不斷增加,呼吸作用較夜間有所降低,在下午,由于水生植物呼吸速率不斷減小、光合作用也逐漸減弱導(dǎo)致溪流生產(chǎn)力也減弱。因此,溪流脫氣速率晝夜變化受生物作用的影響,并且與水生植物呼吸速率相關(guān),進(jìn)一步表明生物的呼吸作用作為溪流脫氣速率晝夜變化的主導(dǎo)因素。G1點(diǎn)CO2通量晝夜變化沒(méi)有呈現(xiàn)明顯的規(guī)律性。G2點(diǎn)CO2通量晝夜變化則表現(xiàn)出與脫氣速率相同的變化趨勢(shì),即與pC02晝夜變化趨勢(shì)一致,表明脫氣通量晝夜變化也是受生物作用的影響。在7月22-23日監(jiān)測(cè)期間計(jì)算溪流固定的有機(jī)碳含量約為10.34kg d-1,所產(chǎn)生的有機(jī)碳通量為2658.28 mg m-2 d-1,且經(jīng)計(jì)算得出碳酸鈣沉積占DIC損失的38%,CO2脫氣占21%,水生植物新陳代謝過(guò)程占41%,因此,研究表明了脫氣只占一小部分,DIC大部分能被水生植物利用形成內(nèi)源有機(jī)碳,即存在穩(wěn)定碳匯
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：P641.134

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1735166