巖溶地下水補(bǔ)給型水庫水-氣界面碳通量特征及其影響因素研究.pdf

1、巖溶水體脫氣現(xiàn)象普遍存在，同時(shí)也是學(xué)者質(zhì)疑巖溶碳匯穩(wěn)定性的主要原因，因而不把巖溶水體脫氣的過程、通量和影響因素講清楚，就不能準(zhǔn)確揭示巖溶碳循環(huán)的全過程，也就不能準(zhǔn)確評價(jià)巖溶碳匯量。本研究旨在揭示巖溶水庫水-氣界面CO2通量的時(shí)空特征及其影響因素。
　　選擇巖溶地下水補(bǔ)給型水庫——大龍洞水庫為主要研究區(qū)，于2014年7月、8月、11月，2015年3月、6月開展不同季節(jié)、降雨量、水庫運(yùn)行方式等背景下的監(jiān)測工作；于2014年8月選擇半巖

2、溶水庫——五里峽水庫，非巖溶水庫——思安江水庫進(jìn)行比較研究?，F(xiàn)場監(jiān)測指標(biāo)包括水溫（T）、pH、電導(dǎo)率（EC）、溶解氧（DO）、透明度、濁度（Tb）、葉綠素a（chla）、HCO3-、Ca2+、風(fēng)速、氣溫和光照強(qiáng)度等。采集水樣室內(nèi)分析基本化學(xué)組成、總有機(jī)碳（TOC）、溶解性有機(jī)碳（DOC）、溶解性無機(jī)碳同位素（δ13CDIC）。用靜態(tài)箱法和模型計(jì)算法監(jiān)測水-氣界面CO2、CH4通量。研究結(jié)果表明：
　　1．大龍洞水庫水化學(xué)特征及分層

3、效應(yīng)
　　大龍洞水庫水化學(xué)類型主要為HCO3-Ca型，受碳酸平衡體系所控制。5次監(jiān)測中11月庫區(qū)出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)混合現(xiàn)象，7月、8月、3月和6月水庫各項(xiàng)水質(zhì)分層現(xiàn)象明顯。
　　2．水-氣界面CO2、CH4通量特征及影響因素
　　（1）天氣晴朗的夏天大龍洞水庫CO2通量白天降低，晚上上升；陰雨天或秋季CO2通量晝夜變化規(guī)律不明顯。由于CH4主要以氣泡形式排放，因此CH4通量的晝夜變化和空間1變化規(guī)律性不明顯。（2）庫區(qū)CO2通量

4、11月>7月>6月>3月>8月，CH4通量11月>8月>7>6月>3月，表明CO2和CH4通量混合期>分層期。（3）庫區(qū)CO2通量整體上中游>下游>上游。
　　主成分分析表明：碳酸平衡系統(tǒng)、生物作用、有機(jī)物碳和大氣環(huán)境因素是CO2和CH4通量的四大影響因素。從方差貢獻(xiàn)率來看碳酸平衡系統(tǒng)對 CO2、CH4通量的影響最大。DIC對CO2、CH4通量的影響大于DOC；浮游藻類通過光合作用、呼吸作用及晝夜垂向運(yùn)動(dòng)影響CO2通量的晝夜變化；

5、CO2通量7月>6月>8月主要是因?yàn)?月和8月降雨量較大，降雨對表層水體具有稀釋作用；CO2通量中游最大主要是因?yàn)橹杏蔚匦为M窄風(fēng)速較大；CO2通量下游>上游主要是因?yàn)楦∮卧孱悘纳嫌蔚较掠沃饾u較少，光合作用強(qiáng)度變小，且水深變深，底部缺氧程度加大。
　　3.水庫熱分層對CO2具有暫時(shí)封存的作用。
　　分層期間底水層與上層水體交換不暢，CO2在底水層不斷積累，部分通過擴(kuò)散作用向上遷移的CO2，會被上層藻類吸收利用，形成穩(wěn)定的上層固

6、碳，下層分解積累的格局；等水庫熱分層消失，水體混合時(shí)，底水層高pCO2的水體遷移至表水層，CO2通量增大。
　　4．流域地質(zhì)背景對水庫水-氣界面CO2通量起到?jīng)Q定性作用
　　在沒有大量淹沒土壤有機(jī)質(zhì)和植物的情況下，由于富含 DIC水體的輸入及受水庫熱分層的影響，其CO2交換通量要明顯高于其他非巖溶水補(bǔ)給的水庫。但由于多數(shù)水庫為底部泄水，無論是巖溶水庫還是非巖溶水庫，其出庫水體溫室氣體排放量遠(yuǎn)大于庫區(qū)，如何控制水庫出庫水體的C