论文部分内容阅读
流域化学风化与全球碳循环之间关系的研究一直以来都是科学家们关注的热门课题之一。对于大流域河流碳来源和去向的判断以及数量的精确评估是碳循环研究中的重要环节。本文选择流经我国西南喀斯特地区的主要大河珠江为研究对象,于2014年7月(丰水期)对河水主要阴阳离子、氢氧同位素、锶含量及其同位素比值进行测定,分析了流域河水化学组成特征,探讨了不同岩性、大气降水、人为活动等因素对河水溶解质的影响及相对贡献率,并估算了岩石化学风化速率及其对大气CO2的消耗量。得到以下几个主要结论和认识:(1)珠江流域河水的pH值在6.48.4之间,平均值为7.7。电导率在90533μS·cm-1之间,平均值为307.7μS·cm-1。TDS含量在70.0415.1 mg·L-1之间,平均值为241.4 mg·L-1。主要阳离子浓度顺序依次为Ca2+>Mg2+>Na+>K+>NH4+,阴离子顺序为HCO3->SO42->NO3->Cl-。河水的δ2H在-77.1‰-35.3‰之间,δ18O在-10.3‰-4.8‰之间,平均值分别为-54.0‰和-7.6‰。溶解Sr浓度在0.677.34μmol·L-1之间,平均值为2.41μmol·L-1;87Sr/86Sr比值在0.7075370.724847之间,平均值为0.711103。(2)对流域河水化学的影响因素分析表明,大气降水对阳离子K+、Ca2+的贡献比较显著,对Na+、Mg2+的贡献很低;对阴离子Cl-、SO42-和NO3-平均贡献率均在10%以上,与酸沉降有直接的关系。人类活动对河水溶解质的影响也日趋严重。(3)对流域岩石化学过程分析表明,河流水化学组成主要受控于岩石风化作用,以碳酸盐岩风化为主导,受硅酸盐岩及蒸发岩风化的影响较小。从上游至下游碳酸盐岩风化影响逐渐减弱,硅酸盐岩风化影响逐渐增强。碳酸和硫酸作用下会加速碳酸盐岩的溶解,可能还有硝酸等其他酸的参与。(4)利用反演法对流域岩石化学风化速率进行估算,得出珠江流域的平均化学风化速率为70.37 t·km-2·a-1,远高于全球河流平均值,主要控制因素是径流和温度。流域内碳酸盐岩和硅酸盐岩风化的CO2消耗量分别为197.31×109 mol·a-1和90.07×109 mol·a-1,分别占全球碳酸盐岩和硅酸盐岩CO2消耗通量的1.60%和1.03%。