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应对“双碳”目标,加强岩溶石漠化综合治理工作,地下水是关键。为探究重庆市酉阳县龙潭槽谷石漠化治理区岩溶泉的流量衰减及无机碳通量变化特征,采用流量衰减方程与水化学径流法对研究点老泉进行模拟与分析。结果表明：(1)老泉的流量衰减分为两个亚动态,衰减系数分别为0.089 2、0.019 6,其具有双重性含水介质特征。(2)暴雨期老泉的碳通量随流量变化的特征明显;而伏旱期(7月底-8月底)老泉的碳通量与土壤CO2、泉水CO2均具有明显的昼夜变化特征,表现为夜间低、日间高。(3)老泉夏季的碳通量与降水量呈正相关(R=0.78),与蒸发量呈负相关(R=-0.36),气候的不稳定性变化对碳通量影响显著。老泉的月HCO-3浓度与月土壤CO2浓度的相关系数为0.64,HCO-3敏感地响应土壤CO2的变化;而老泉年碳通量与年土壤CO2浓度的相关系数为0.90,且年均δ13CDIC... 相似文献
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岩溶作用积极参与全球碳循环过程,进一步弄清岩溶碳汇机制对于精确评估碳循环过程意义重大。中国碳酸盐岩分布面积广大,尤以西南地区最为广泛与集中,虽然本区已开展了较多以石灰岩为主流域的岩溶碳汇研究,但是与白云岩流域相关的研究较为薄弱,这不利于精确评价中国岩溶碳汇潜力和服务于国家碳中和战略。为此,本文以中国西南岩溶区内具代表性的贵州施秉黄洲河白云岩流域作为研究区,对湿润亚热带典型白云岩小流域的水-岩-气相互作用及其无机岩溶碳汇进行了为期1年(2018年5月至2019年5月)的水文水化学自动监测研究。获得了黄洲河白云岩流域的降雨量、流量、水温、电导率、pH值等高时间分辨率的连续监测数据,并采用化学热力学模型计算了方解石与白云石饱和指数及河水中CO2分压等水化学指标。结果显示:(1)该白云岩流域属典型的山区雨源型河流,洪水流量过程虽然呈现显著的暴涨暴落特征,但是流域出口河水的化学动态仍受水化学稳态行为的控制;(2)流域上游高原面上浅切割地表河两侧发育溶隙型含水介质,中下游排水系统为地表河,由于地表河水中CO2的释放,使该流域出口河水的方解石饱和指数较高,并伴有河床钙华沉积;(3)采用白云石开放系统化学热力学模型,结合不同土地利用类型的土壤CO2数据,计算出泄流于地表河的岩溶地下水 浓度为5.1 mmol/L,该值要高于黄洲河出口河水 平均浓度16%,表明该岩溶流域内的地表河因受紊流脱气和水生生物光合作用的影响,水中的溶解无机碳有所降低;(4)由水化学-径流法准确计算了该白云岩流域的岩溶碳汇通量(以CO2计),为36.43 t/(km2·a),该值并未显著高于中国南方其他碳酸盐岩流域的岩溶碳汇通量,表明白云岩流域覆被中CO2浓度仍与流域径流量呈反比关系,这两个主控因子的共同作用,使湿润亚热带岩溶流域的岩溶碳汇通量不至于发生较大变化。 相似文献
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江苏泗阳城区浅层地下水化学特征及其影响因素 总被引：2，自引：0，他引：2
根据现场取样分析,对江苏泗阳城区浅层地下水水文地质特征、水化学组分在空间上的分布特征进行了研究,并对其形成特点和影响因素进行探讨。结果表明：研究区浅层地下水水化学类型呈现明显的平面分带性,京杭运河西南侧浅层地下水阴离子中HCO-3占主导地位,溶解性总固体(TDS)多小于1 g/L,总硬度小于450 mg/L,水质一般较好;京杭运河东北侧浅层地下水阴离子以HCO-3、Cl-、SO2-4为主,TDS多介于1~3 g/L,总硬度大于450 mg/L,为微咸水,水质变差。研究区NH+4-N、NO-3-N污染较明显,空间分布具有明显的地域性差异;高浓度分布在京杭运河两岸以及泗阳农场一带,纵向上NH+4-N高浓度主要集中在小于18 m的浅层地下水,NO-3-N多在8~20 m的浅层地下水富集。研究区浅层地下水水化学组分现状特征及其差异性的形成与演化,受海陆交互相沉积环境、含水介质、地下水补径条件以及人类活动等因素的影响。 相似文献
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利用水化学方法识别岩溶水文系统中的径流 总被引：2，自引：0，他引：2
通过暴雨中的野外观测,确认了桂林丫吉试验场S31泉岩溶水文系统中多种径流形式：表层岩溶带管道流、回归流、坡面流和壤中流。现场测量发现不同形式径流的水化学特征(pH、电导率、Ca2+、HCO-3)存在差异,Ca2+的质量浓度相差最大可以达到3倍。从CaCO3-H2O-CO2平衡体系来看,CO2分压（pCO2）对径流的水化学特征具有控制作用。在大气pCO2影响下的岩溶水矿化度较低,而土壤空气pCO2达到2.7%,是大气的近百倍,其影响的径流矿化度较高。鉴于大气中和土壤中pCO2的显著差异,从水化学特征上将径流分为2类,并且认为它们构成了系统出口洪水的2个主要来源。在此基础上利用水化学方法计算出S31岩溶泉洪水时的径流构成。结果表明,在暴雨的情形,由大气pCO2环境产生形成的岩溶水的比例占到泉水总量的70%,进一步证明了快速流在岩溶水中的重要作用。 相似文献
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采用高渗透压渗流试验装置,模拟已被污染的浅层地下水越流通过弱透水层污染深层地下水的过程,研究不同矿化度、不同pH条件下有机污染物（菲）通过饱和黏性土弱透水层时的质量浓度变化特征。结果表明：矿化度的增加有利于弱透水层吸附截留渗滤液中的菲;高矿化度水中的Na+交替土层中的Ca2+、Mg2+,使水中的Ca2+、Mg2+质量浓度增加,与HCO-3、菲组合形成络合物;不同pH条件下,Ca2+、Mg2+、HCO-3对菲的迁移有阻滞作用,SO2-4参与还原反应并可与菲形成络合物,对菲迁移有促进作用。菲在弱透水层中的迁移能力很弱,衰减率达82％～96％,高渗透压下菲的污染锋面迁移速度为0.714 m/d,pH=8时菲通过弱透水层的迁移质量浓度最小。控制渗滤液的pH、组分可有效阻止菲在弱透水层中的迁移。 相似文献
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半干旱区岩溶碳汇原位监测方法适宜性研究 总被引：1，自引：0，他引：1
选择正确的方法准确计算北方干旱半干旱岩溶区的岩溶碳汇量, 有助于提高我国岩溶碳汇效应估算精度和改进全球碳循环模型。利用水化学径流法和标准溶蚀试片法对山西马跑神泉域的岩溶碳汇量进行了计算, 结果表明, 标准溶蚀试片法计算出的流域碳汇量和碳汇强度为386.15 t/a和1.821 t/(km2·a), 水化学径流法的结果为2 084.08 t/a和9.83 t/(km2·a), 试片法计算结果仅为水化学径流法的1/5。试片溶蚀速率和土壤无机碳质量分数呈负相关关系, 进一步表明土壤无机碳质量分数高(是有机碳质量分数的2.85~5.06倍)是造成试片法计算结果偏小的主要原因:高含量的无机碳在半干旱气候条件下容易沉积, 从而使试片溶蚀速率偏小;流域边界清楚, 水化学和流量易于监测, 利用水化学径流法计算岩溶碳汇强度结果更为准确。因此, 在半干旱地区, 计算岩溶碳汇效应宜采用水化学径流法。 相似文献
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河流岩溶碳汇通量的研究对于掌握全球碳循环机制、寻找"遗漏碳汇"具有重要意义。水文地质特征是岩溶动力系统的重要单元,为了分析河流岩溶碳汇在通量、长时间尺度的变化,本文选取受湿润季风气候影响显著的西江梧州断面为研究对象,探讨了2011~2015年西江流域流量、水位、本地降水量、水温、pH值、电导率、Ca~(2+)和HCO_3~-浓度等水文水化学因子对岩溶碳汇通量的影响。结果表明:1岩溶碳汇通量与流量、水位的相关系数均在0.95以上,岩溶碳汇通量与流量达到了同步变化,岩溶碳汇通量与水位良好的相关关系则是通过水位对流量响应表现出来;降水通过不同方式进入河流直接改变地表径流状况,进而影响岩溶碳汇通量。2水温对岩溶碳汇通量的影响与西江流域雨季与夏季在同一时间段的气候特点有关,属于次要因子。3监测点水体常年呈弱碱性,pH值对岩溶碳汇通量的影响较弱;电导率、Ca~(2+)和HCO_3~-浓度主要受流量影响,对岩溶碳汇通量变化的影响甚微。由此推断,流量是岩溶碳汇通量的主控因素。 相似文献
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天津市宁河北奥陶系灰岩水源地的水文地球化学模拟 总被引：8，自引：3，他引：5
天津市宁河北水源地属埋藏型地下水源地,其开采层奥陶系灰岩含水层呈北东向的向斜展布,隐伏于石炭系-二叠系砂页岩之下,并被新近系覆盖,仅在东北部与第四系含水层有水力联系,地下水的补给主要来自浅层第四系含水层的越流补给。应用水文地球化学模拟方法,研究从第四系含水层到奥陶系含水层地下水经历的水-岩作用,包括方解石、白云石、萤石和硬石膏的溶解或沉淀、二氧化碳气体的溶解或逸出等,地下水硬度、矿化度总体上有下降趋势,这是由于含Ca2+、Mg2+和HCO-3的矿物相发生溶解,迁入溶液的比率要小于发生沉淀迁出溶液的比率,具体表现在从第四系含水层到奥陶系含水层Ca2+、和HCO-3浓度的降低幅度较大。通过模拟计算,可以定量确定从补给区到研究区沿水流路径上的水-岩相互作用及质量交换,有助于揭示该区地下水化学环境的演化机制。 相似文献
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桂江流域岩溶碳汇特征 总被引：5，自引：2，他引：3
为研究岩溶区碳汇动态变化特征,使用德国Merck公司生产的碱度计每月定期对桂江流域14个岩溶大泉和16条地下河出口水中HCO3-含量进行了现场测定。结果表明桂江流域枯水期(11月至次年2月)地下水中HCO3-含量平均为223.62mg/L,平水期(3月、9月)为222.11mg/L,丰水期(4月至8月)为210.19mg/L,枯水期和平水期的HCO3-平均含量比丰水期高13.43mg/L和11.92mg/L。尽管丰水期的HCO3-平均含量不及枯水期和平水期,但其平均流量最大,是平水期的2倍,枯水期的2.8倍,因此其岩溶碳汇量也最大,是平水期的4.7倍,是枯水期的2.7倍。在碳汇构成上,丰水期的岩溶碳汇量占年总碳汇量的63.13%,而平水期和枯水期只分别占年总碳汇量的13.35%和23.51%。 相似文献
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苏打盐碱土对氮转化的影响 总被引：2，自引：0，他引：2
以苏打盐碱土中的主要成分NaHCO3作为主要影响因素,通过室内培养方法,研究不同苏打盐碱化条件对氮的吸附、矿化、硝化及反硝化作用的影响。结果表明,在不同NaHCO3质量浓度影响下：NH+4-N吸附符合Langmuir吸附等温式;矿化模型符合一阶动力学方程,随着NaHCO3质量浓度的增大,潜在矿化势(M0)和矿化速率常数(km)分别由358.48 mg/kg和0.088 d-1降低到337.08 mg/kg和0.059 d-1;硝化作用符合“S”形曲线模型,随着NaHCO3质量浓度的增大,最大速率（kmax）由22.56 mg/(kg·d)降低到16.68 mg/(kg·d);反硝化作用符合零阶动力学方程,但NaHCO3与Na2CO3混合质量浓度变化对反硝化速率常数(kd)影响不显著。随着NaHCO3质量浓度的增大,苏打盐碱土中NH+4-N吸附、有机氮矿化和硝化作用均受到抑制。 相似文献
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岩溶动力学理论的核心是碳水钙循环,强调系统思维和全球视野观,提出了岩溶动力系统概念模型、结构与功能。岩溶动力学研究产生的新的学科生长点,对现代岩溶学形成与发展具有里程碑式的意义。“岩溶形态组合”概念的提出为岩溶不均一性研究、岩溶类型与形成环境划分奠定了完整的方法体系;将岩溶学研究成功引入全球变化领域,由此开辟了岩溶碳循环与碳汇效应研究,为重新认识岩溶作用在全球碳循环中的地位打开了窗口;将岩溶地球化学研究延伸至无机与有机过程的融合研究,为脆弱岩溶环境修复与保护提供了更加清晰的思路与方法。岩溶IGCP项目的执行,体现了岩溶动力学理论为建立联合国教科文组织国际岩溶研究中心的指导意义,同时,岩溶动力学理论为我们自觉融入国家“一带一路”倡议、生态文明发展战略和“双碳”目标等奠定了坚实的理论与方法基础。 相似文献
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大气碳收支不平衡问题是全球碳循环研究的核心问题之一,决定了人类活动导致的气候变化速度和程度。在过去50年,陆地和海洋作为全球碳循环的主要汇呈增加趋势,而岩溶作用(CaMg(CO_3)_2+2CO_2+2H_2O Ca~(2+)+Mg~(2+)+4 HCO_3~-)则通过与岩石圈、水圈、大气圈(层)的密切联系成为联系陆地和海洋碳库的纽带。尽管岩溶作用在水循环和生物圈的作用下,每年可产生约8亿t的碳通量,使岩溶作用过程成为全球碳循环的一个重要环节。但在目前研究技术手段和认识水平的条件下,将岩溶作用这一可逆过程直接认定为岩溶碳汇有不妥之处。因此,在没有涉及生物固碳效应的前提下,应当将岩溶作用参与的碳循环表述为岩溶碳通量。 相似文献
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中国岩溶碳汇通量估算与人工干预增汇途径 总被引：1，自引：0，他引：1
中国是岩溶大国,岩溶作用吸收土壤或大气CO2形成溶解无机碳,并随河流排向海洋,这是陆地碳循环的重要组成部分。中国地质调查局从2009年开始对岩溶碳汇进行探索性调查,基本查明了岩溶碳汇的作用机理、影响因素和计量方法。研究表明: 碳酸盐岩溶蚀试片、径流-水化学和回归模型等方法均揭示了中国岩溶碳汇潜力巨大; 植被恢复、土壤改良、外源水灌溉和水生植物培育等是人工干预增加岩溶碳汇的重要途径; 流域尺度岩溶碳循环及碳汇效应调查技术的应用,助力取得了岩溶碳循环地质调查和碳汇效应评价方面的理论、技术和平台建设等系列成果。值得注意的是,岩溶碳汇计量、核查和人工干预固碳增汇试验示范等方面还面临巨大挑战,这需要在“十四五”期间及以后的研究中不断攻关、完善,从而满足地质碳汇服务碳中和目标的需求。 相似文献
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It is recognized that karst processes are actively involved in the current global carbon cycle based on twenty years research, and the carbon sink occurred in karst processes is possibly an important part of “missing sink” in global carbon cycle. In this paper, an overview is given on karst carbon cycle research, and influence factors, formed carbon pools (background carbon sink) and sink increase potentials of current karst carbon cycle are analyzed. Carbonate weathering could contribute to the imbalance item (BIM) and land use change item (ELUC) in the global carbon cycle model, owing to its uptake of both atmospheric CO2 (carbon sink effect) and CO2 produced by soil respiration (carbon source reduction effect). Karst carbon sink includes inorganic carbon sink resulted from hydrogeochemical process and organic carbon sink generated by aquatic photosynthetic DIC conversion, forming relatively stable river (reservoir) water body or sediment carbon sink. The sizes of both sinks are controlled by terrestrial ecosystems and aquatic ecosystems, respectively. Desertification rehabilitation and carbon sequestration by aquatic plants are two effective ways to increase the carbon sink in karst area. It is estimated that the rate of carbon sink is at least 381 000 t CO2/a with vegetation restoration and afforestation in southwest China karst area, while the annual organic carbon sink generated by aquatic photosynthesis is about 84 200 t C in the Pearl River Basin. The development of a soil CO2 based model for assessment of regional dissolution intensity will help to improve the estimation accuracy of carbon sink increase and potential, thus provide a more clear and efficient karst sink increase scheme and pathway to achieve the goals of “double carbon”. With the deep investigation on karst carbon cycle, mechanism and carbon sink effect, and the improvement of watershed carbon sink measurement methods and regional sink increase evaluation approaches. Karst carbon sink is expected to be included in the list of atmospheric CO2 sources/sinks of the global carbon budget in the near future. 相似文献
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Research Progresses and Prospect of Chimney Effect about Carbon Cycle in the Karst Cave System 总被引：4，自引：0，他引：4
There is a long history of several decades for the systemic study of global carbon cycles, and many important achievements have been obtained. However, these studies of carbon cycles in the karst area that accounts for about 10% of the entire Earth’s land area were paid attention gradually only in the past twenty. Recent researches suggest that karstification has important effects of the global carbon cycle. At present, scientists have had a very comprehensive and systemic understanding of various factors affecting the carbon cycle in the karst area, and estimated the carbon source or sink. However, unlike non karst area, there are generally many caves and fractures that have various sizes and morphologies in the karst area. These caves and fractures provide gas exchange between epikarst zone and atmosphere with a channel (as a window) in the karst area. There have been few reports about the role of the channel in the carbon cycle in the karst area. Previous studies have shown there is an obvious chimney effect in the karst cave system, which cannot be ignored. However, through the overview of the previous studies on carbon cycle of chimney effect in the karst cave system, we found that there were still many problems need to be further studied, such as the contribution of chimney effect to regional and global atmospheric CO2; the regional differences, the seasonal changes and its reason (driving force) of chimney effect; the influences of chimney effect on the local ecosystem. With the development of modern science and technology (such as eddy covariance, large aperture scintillation and isotope), it becomes possible to solve the above problems. Therefore, it is necessary to use these advanced means for automatic and continuous monitoring and researching the carbon cycles in the karst cave system, which are of important significance for the researches of carbon cycles in the karst area, even for the global carbon cycle studies. 相似文献
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岩溶关键带及其碳循环研究进展 总被引：1，自引：0，他引：1
岩溶关键带的范畴包含了大气-(降水)-植被-土壤-裂隙-基岩-水组成的“碳-水-钙”循环强烈的表层岩溶带以及岩溶管道-洞穴-地下河-隔水层组成的巨大岩溶地下空间,岩溶关键带碳循环是岩溶地球系统科学研究的前沿方向。总结概括了岩溶地球系统科学发展至今的岩溶关键带范畴内碳循环及其对大气CO2源汇效应的研究成果,包括早期碳运移模型、当前主流的区域岩溶碳汇量的计算方法和结果以及“生物碳泵”的新发现等,讨论了当前岩溶碳循环研究框架过于单一或不一致以及碳周转时间尺度等问题,提出应对岩溶关键带碳输入、赋存以及碳输出的各个环节做出系统化监测,通过联网在线高分辨率监测站点的建设以及“3S”技术实现点位到区域的研究,使岩溶碳汇在全球碳循环模型中的重要性更具说服力。 相似文献
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Advance of Karst Critical Zone and Its Carbon Cycle 总被引：1，自引：0，他引：1
The category of karst critical zone includes surface karst zones with strong carbon-water-calcium cycle composed of atmosphere-precipitation-vegetation-soil-fissure-bedrock-water and huge karst underground space composed of karst pipeline/fissure-cave-underground river-aquifer, which is the frontier direction of karst earth system science research. This paper summarized the research results of carbon cycle and its effect on atmospheric CO2 source and sink from the scientific development of karst earth system up to now, including the early carbon migration model,the calculation methods and results of current mainstream regional carbon sink and the new discovery of bio-carbon pump, etc. It discussed the problems that the current research frameworks of karst carbon cycle are too single or inconsistent and time scales of carbon turnover are not the same. It was proposed that systematic monitoring of carbon input, storage and output in karst critical zone should be carried out. The importance of karst carbon sinks in the global carbon cycle model should be more convincing through the construction of online high-resolution monitoring sites and the "3S" technology to achieve point-to-area research. 相似文献
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典型岩溶水系统碳汇通量估算 总被引：6，自引：1，他引：5
现代岩溶学研究成果表明,碳酸盐岩在全球碳循环中响应极其迅速,水循环过程中的碳汇效应显著。本研究选取广西桂林寨底地下河系统、广西环江大安地下河系统、重庆北碚青木关地下河系统三个典型岩溶地下水系统,利用各系统地下河的流量和HCO3-浓度的监测资料,采用简单化学平衡模式法估算碳汇通量(CO2)。结果显示,寨底地下河系统的单位面积年碳汇通量为68.82 t/(km2.a),大安地下河系统的单位面积年碳汇通量为81.18 t/(km2.a),青木关地下河系统的单位面积年碳汇通量为100.07 t/(km2.a)。分析认为同一个岩溶水系统的结构特征和环境条件基本上是稳定的;地下河的流量和HCO3-浓度是影响岩溶碳汇强度的关键因素,尤其是地下河流量的变化对碳汇强度的影响显著;不同岩溶水系统的碳汇通量不但受水化学条件和地下水动力条件的控制,同时受土地利用变化的影响。该研究对于改进碳循环模型和评价岩溶地质碳汇有重要意义。 相似文献
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碳酸酐酶及多肽类生物大分子与岩溶动力学理论的思考 总被引：2，自引：1，他引：1
岩溶动力系统是一个边界受制于已有地表地下岩溶形态,与地球四圈层有密切联系的开放系统。该系统在生物圈的主导作用下与水圈、大气圈及岩石圈（土圈）相互作用,产生物质循环和能量流动,发生水-岩-气作用,进而在全球碳循环中发挥积极作用。生命物质在水-岩-气过程中的作用机制,尤其碳酸酐酶快速催化水和二氧化碳反应过程,以及多肽类生物大分子提高方解石中镁含量能力的发现,使岩溶动力学理论得到进一步丰富和发展。因此,如何更好的将现代生命科学理论引入到岩溶动力学中,丰富和发展岩溶动力系统模型,并与生产实践相结合,是联合国教科文组织岩溶研究中心落户桂林之后岩溶动力学理论发展过程中面临的新课题。 相似文献