大氣中CO2濃度水平對(duì)全球氣候控制有著重要意義,過去學(xué)者們對(duì)于圍繞大氣碳庫的自然碳源碳匯過程已經(jīng)進(jìn)行了許多研究,特別是巖石風(fēng)化碳匯過程。自工業(yè)革命以來,人類活動(dòng)開始急劇且廣泛地影響自然環(huán)境的方方面面,其中對(duì)大氣碳庫最直接的影響就是CO2濃度水平短時(shí)間內(nèi)急劇增加。但是人類活動(dòng)對(duì)于大氣碳源碳匯過程的影響的重要性以及各種不同方式還沒有得到過多關(guān)注。為了研究人類活動(dòng)對(duì)流域巖石風(fēng)化過程的影響,按照自然過程的兩種研究方法,本論文從大河流域和城市表面(urban karst或者urban impervious surfaces)小流域兩方面入手。對(duì)于大河流域,選取遼河流域作為研究對(duì)象,對(duì)其水化學(xué)組成進(jìn)行了主量離子分析,利用正演模型估算得到結(jié)果為,整個(gè)流域主要以碳酸鹽風(fēng)化為主,碳酸鹽風(fēng)化貢獻(xiàn)達(dá)到65.74%,但流域受工農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、城市建設(shè)等人類活動(dòng)的影響很大,人類活動(dòng)貢獻(xiàn)達(dá)到10.90%。對(duì)于城市表面小流域,選取了江西省撫州市黎川縣和金溪縣作為研究對(duì)象,將降雨時(shí)在城市水泥路面上形成的地表徑流定義為城市水樣,并與附近花崗巖基巖小流域的自然水樣對(duì)比,利用水化學(xué)元素分析和鍶同位素組成分析進(jìn)行研究。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),相較于自然水樣,城市水樣的pH和TDS都要更高,且水化學(xué)組成以Ca2+和DIC為主,更靠近于以碳酸鹽風(fēng)化端元為特征的水樣,表明人類城市建設(shè)對(duì)原有基巖進(jìn)行覆蓋后改變了河流溶質(zhì)輸入的組成。城市水樣與野外混凝土塊樣品和景觀土壤樣品以及室內(nèi)混凝土酸溶實(shí)驗(yàn)水樣的鍶同位素組成比較,發(fā)現(xiàn)城市水樣鍶同位素組成比野外兩種固體樣品都要低,且與室內(nèi)酸溶實(shí)驗(yàn)水樣結(jié)果基本一致,推測(cè)得到路面混凝土與降雨水體接觸時(shí)優(yōu)先風(fēng)化了組份中鍶同位素組成較低的部分。城市水樣DIC濃度分布與前人文獻(xiàn)中玄武巖單巖性小流域水樣相似,明顯高于自然水樣和花崗巖單巖性小流域水樣�；贒IC濃度估算出的城市流域碳匯速率為0.20-2.35×106mol/km2a,平均值為0.997×106mol/km2a。結(jié)合前人統(tǒng)計(jì)的2015年全球人口50萬的1008個(gè)城市建成區(qū)面積,得到這些區(qū)域碳匯通量為20.425×1012g/a,可占到全球碳失匯量的0.786%。由于這些大城市建成區(qū)域只是城市化過程中形成的城市表面的一小部分,從人類城市日益加快的擴(kuò)張可以看出,城市表面的碳匯潛力是巨大的。
【學(xué)位單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：P595;X14
【部分圖文】：

全球碳循環(huán)的源與匯是以大氣圈碳庫為中心，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》??（ＵＮＦＣＣＣ）定義溫室氣體的“源，，為向大氣圈中釋放溫室氣體等的過程，“匯”??為從大氣圈中移除溫室氣體等的過程［１１１?（圖１－１）。通常，碳循環(huán)按時(shí)間尺度可分??為短尺度碳循環(huán)和長尺度碳循環(huán)１１２１。全球長尺度碳循環(huán)的基本框架是火山排氣??（火山噴發(fā)等）、變質(zhì)作用排氣（板塊活動(dòng)等）以及化石有機(jī)碳氧化作為碳源，??而主要的碳匯過程包括硅酸鹽巖石風(fēng)化消耗大氣Ｃ０２并將其轉(zhuǎn)化為大陸河流中??的ＨＣＯ；ｒ最終形成海洋碳酸鹽沉積，以及光合作用吸收ｃ〇２轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳埋藏??于海洋沉積物中［｜３＿１５１。對(duì)于短尺度全球碳循環(huán)，主要過程有：植物光合作用與呼??吸作用、分解作用完成陸地生物圈與大氣圈碳交換；表層海洋通過類似光合和呼??吸作用以及非生物物理化學(xué)過程完成與大氣圈的碳交換［４１；?一部分巖石風(fēng)化過程??也影響了短尺度循環(huán)１１６１。以上是自然過程中的碳循環(huán)，人類活動(dòng)就是通過干擾這??２??

??圖１－１碳儲(chǔ)庫和全球碳循環(huán)??黑色箭頭和黑色數(shù)字代表自然過程；紅色箭頭和紅色數(shù)字代表人為過程；藍(lán)色箭頭代表河??流（修改自［１０］）??１．１．２全球碳循環(huán)??全球碳循環(huán)的源與匯是以大氣圈碳庫為中心，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》??（ＵＮＦＣＣＣ）定義溫室氣體的“源，，為向大氣圈中釋放溫室氣體等的過程，“匯”??為從大氣圈中移除溫室氣體等的過程［１１１?（圖１－１）。通常，碳循環(huán)按時(shí)間尺度可分??為短尺度碳循環(huán)和長尺度碳循環(huán)１１２１。全球長尺度碳循環(huán)的基本框架是火山排氣??（火山噴發(fā)等）、變質(zhì)作用排氣（板塊活動(dòng)等）以及化石有機(jī)碳氧化作為碳源，??而主要的碳匯過程包括硅酸鹽巖石風(fēng)化消耗大氣Ｃ０２并將其轉(zhuǎn)化為大陸河流中??的ＨＣＯ；ｒ最終形成海洋碳酸鹽沉積，以及光合作用吸收ｃ〇２轉(zhuǎn)化為有機(jī)碳埋藏??于海洋沉積物中［｜３＿１５１。對(duì)于短尺度全球碳循環(huán)，主要過程有：植物光合作用與呼??吸作用、分解作用完成陸地生物圈與大氣圈碳交換；表層海洋通過類似光合和呼??吸作用以及非生物物理化學(xué)過程完成與大氣圈的碳交換［４１；?一部分巖石風(fēng)化過程??也影響了短尺度循環(huán)１１６１。以上是自然過程中的碳循環(huán)

?１．３人類活動(dòng)影響研宄現(xiàn)狀??以上對(duì)于全球碳循環(huán)的相關(guān)研宄都是基于自然過程的研究，而如圖１－１所示??以及上文所述，人類活動(dòng)對(duì)于自然環(huán)境的影響已經(jīng)不容忽視。從工業(yè)革命開始，??全球人口快速地從小于１０億增長到２００５年的６５億，并且還在持續(xù)增長中［５７１。??煤炭、石油和天然氣的開發(fā)使得全球范圍內(nèi)的工業(yè)化建設(shè)和物質(zhì)轉(zhuǎn)移能夠?qū)崿F(xiàn)，??這些變化中包含了各種各樣的現(xiàn)象。２００２年，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者Ｐａｕｌ?Ｃｒｕｔｚｅｎ提??出，因?yàn)槿丝谠黾雍徒?jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)全球環(huán)境的影響，我們己經(jīng)告別了全新世，進(jìn)入??了一個(gè)全新的世紀(jì)－人類世［５８１。這個(gè)術(shù)語己經(jīng)被運(yùn)用到地質(zhì)文獻(xiàn)中，用于指示由??人類活動(dòng)主導(dǎo)的當(dāng)代全球環(huán)境１５９％１。??１７５０?１８００?１８５０?１９００?１９５０?２０００?ｙｅａｒ??１０?－?一??一?ｃｅｍｅｎｔ?，??Ｃ?１?：?ｇａｓ?／??■?ｏｉｌ?Ｊ?：??ｃｏａｌ??ＩＩ?＾?Ｍ：??°８?：?－??圖１－４化石燃料和水泥的Ｃ０２排放??１．３．１人類世簡介??如上文所述
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本文編號(hào)：2867920