喀斯特水库水化学特征及对无机碳沉积通量的指示

作者：马松; 魏榆; 韩翠红; 晏浩; 刘再华^*; 孙海龙; 鲍乾

来源：湖泊科学, 2021, 33(06): 1701-1713.

• 水化学
• 喀斯特梯级水库
• 碳酸钙沉淀
• 碳循环
• 平寨水库
• 普定水库
• 红枫湖水库

为探究筑坝后不同水库物理、化学、生物过程对水化学和碳循环的影响,本研究对贵州三岔河流域的平寨水库、普定水库以及猫跳河流域的红枫湖水库进行研究,于2018年3月2019年1月分别在入库河流和库区采集了分层水样和沉降颗粒物,并探究水中主要离子及颗粒物通量的时空变化特征及其控制因素.结果表明,水体主要离子的主要来源受碳酸盐溶解影响,并且离子浓度受光合作用控制.红枫湖水库水体水化学类型为Ca-Mg-HCO3-SO4型,普定水库、平寨水库水化学类型均为Ca-HCO3-SO4.夏季藻类光合作用诱导碳酸盐沉淀导致水体表层Ca2+、HCO3-及溶解态Si浓度降低,其降低幅度分别为20.87%～44.25%、33.12%～51.18%、48.55%～96.34%.此外,藻类光合作用也影响C、N、Si等生源要素间的化学计量关系.Mg2+/Ca2+比值在水体垂向剖面上主要受碳酸钙沉淀的控制,而在不同水库之间则主要受流域岩性的控制.根据沉积物捕获器通量计算的平寨水库、普定水库、红枫湖水库夏季颗粒无机碳沉积通量分别为0.74、1.36、0.27t/(km2·d),而根据水体Ca2+浓度降低计算的通量分别为0.31～0.64、0.35～0.99、0.09～0.29 t/(km2·d),根据水体HCO3-浓度降低计算的通量分别为0.30～0.65、0.29～1.26、0.12～0.33 t/(km2·d).其红枫湖水库无机碳沉降通量的实测值与计算值接近,而平寨、普定水库实际沉降通量高于计算值,这可能是有外源输入导致.因此,利用水化学分层数据能对喀斯特水库中的无机碳沉降通量进行合理估算,并且能够得到较好的估算结果,从而指示碳循环的过程.

• 出版日期2021
• 单位环境地球化学国家重点实验室; 中国科学院大学; 中国科学院地球化学研究所