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重庆地区岩溶地下河水溶解无机碳及其稳定同位素特征 总被引：6，自引：3，他引：3
稳定碳同位素是指示岩溶动力系统碳来源及转化的重要指标.为揭示重庆地区岩溶地下水中溶解无机碳基本特征和碳来源,本文对该地区63条岩溶地下河水样进行了水化学和碳同位素分析.研究结果表明,重庆地区地下河水溶解无机碳主要表现形式为HCO3,雨季由于稀释作用其浓度低于旱季.重庆岩溶地下河水δ1 3 C-DIC(V-PDB)旱季变化范围为 15.34‰～-5.89‰,雨季变化范围为-17.40‰～-4.23‰.根据δ13C同位素质量平衡方法,计算得到重庆地下河旱季碳酸盐岩溶蚀对DIC贡献为45.1％～79.7％,雨季平均为34.6％～82.1％.计算结果表明,在人类活动不断增强的情况下,岩溶水体DIC通量中碳酸盐岩溶解来源的DIC和其参与岩溶地下水δ13C值的形成并不一定是岩溶作用理论方程中所计算的50％,而是有一定的变化范围.因此在计算岩溶作用碳汇时,建议通过δ13C值扣除碳酸盐岩溶蚀形成DIC的通量后再来推算岩溶作用形成的碳汇量. 相似文献
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农业活动对岩溶作用碳汇的影响:以重庆青木关地下河流域为例 总被引：6，自引：0，他引：6
以受农业活动影响强烈的重庆青木关地下河流域为研究对象,利用CTDP300多参数水质自动记录仪、WGZ-1型光电数字水位计、HOBO小型气象站在线自动监测电导率、水位以及降雨等数据,并获取流域耕地面积数据,于2010年分月采集地下水样,分析常规水化学和地下水溶解无机碳δ13C,初步探讨流域农业活动对岩溶作用过程和碳汇的影响,发现农业活动对岩溶作用过程产生明显的影响,进而影响到岩溶地质碳汇。地下水水化学以及地下水δ13CDIC值证实了流域地下水DIC是碳酸、硝酸和硫酸共同溶蚀碳酸盐岩的产物;每月碳酸溶蚀碳酸盐岩产生DIC占地下水中总DIC的比例在55.53%～81.25%之间,雨季(62.98%)普遍低于旱季(74.86%);碳酸溶蚀碳酸盐岩产生的DIC的量为14.67×106mol/a,其中岩溶作用产生的净CO2汇量为7.335×106mol/a,而硝酸和硫酸溶蚀碳酸盐岩产生的DIC总量为7.48×106mol/a,约占地下水中总DIC的33.8%,单位面积耕地上硝酸和硫酸溶蚀碳酸盐岩产生DIC的强度为1.89×106mol/(km2.a)。人类活动引入的硝酸和硫酸参与碳酸盐岩的溶解并改变了区域碳循环。 相似文献
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《地球科学进展》2017,(3)
研究非岩溶水和硫酸参与溶蚀对地下河流域岩溶碳汇通量的影响,有助于提高岩石风化碳汇通量估算精度,对于推进地质作用与全球气候变化研究意义重大。选取湘南北江上游武水河流域内4条典型地下河为对象,通过水化学对比分析,揭示硅酸盐岩风化对流域地下水化学的重要影响。运用Galy方法计算流域非岩溶地层中的硅酸盐岩风化消耗大气/土壤CO_2对岩石风化碳汇的重要贡献,并评价了H_2SO_4参与下碳汇通量的扣除比例。结果显示:(1)流域内有非岩溶地层的L01,L02地下河,Na~+,K~+和SiO_2浓度明显高于纯碳酸盐L03和L04地下河,非岩溶地层中的硅酸盐的风化对地下河水中K~+,Na~+,SiO_2浓度有一定贡献;(2)4条地下河的[Ca~(2+)+Mg~(2+)]/[HCO_3~-]当量比值为1.05~1.15,[Ca~(2+)+Mg~(2+)]/[HCO_3~-+SO_4~(2-)]的当量比值为0.99~1.08,Ca~(2+)+Mg~(2+)相对于HCO_3~-过量,过量的Ca~(2+)+Mg~(2+)与SO_4~(2-)相平衡,证实硫酸参与流域碳酸盐岩的溶蚀;(3)L01和L02地下河岩石风化消耗的CO_2通量中非岩溶地层中的硅酸盐风化消耗所占比例分别为3.36%和2.22%,而L03和L04地下河中硅酸盐风化消耗比例小于0.50%,表明有非岩溶地层存在的地下河流域,其岩石风化消耗的CO_2通量中硅酸盐风化消耗占有一定比例;(4)在考虑硫酸参与碳酸盐岩溶蚀时,4条地下河的碳汇通量分别扣除4.84%,4.52%,6.20%和9.36%。 相似文献
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桂林地区不同类型岩溶地下水中δ13CDIC、δ18O的特征及意义 总被引：2，自引：0，他引：2
对桂林地区地下河水、岩溶大泉中的δ13CDIC、δ18O及Ca2+、Sr2+含量进行了测试分析。结果表明,地下河水的δ13CDIC值范围为–15.99‰～–12.29‰,平均值为(–14.03±1.15)‰;δ18O值范围为–6.63‰～–5.78‰,平均值为(–6.24±0.24)‰。岩溶大泉的δ13CDIC值范围为–15.26‰～–9.22‰,平均值为(–12.05±1.57)‰;δ18O值范围为–6.97‰～–3.19‰,平均值为(–5.68±0.97)‰。岩溶大泉的δ13CDIC值、δ18O值比地下河水的分别偏重1.98‰和0.56‰。通过分析发现,水的循环方式引起了不同类型地下水的同位素差异,地下河以管道流的形式进行循环,循环速度快,水岩作用时间短,碳酸盐岩碳的贡献相对较少;同时,出口处水所经历的蒸发作用时间也短,水的δ18O值偏轻。岩溶大泉以裂隙流的形式进行循环,循环速度慢,水岩作用时间长,碳酸盐岩碳的贡献相对较多;泉口处水所经历的蒸发作用时间也长,水的δ18O值偏重。Sr/Ca值与δ13CDIC值具有正相关关系,而与δ18O值的相关性差。这意味着δ13CDIC值与Sr/Ca值一样,可以在一定程度上反映出地下水的径流条件。 相似文献
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重庆市青木关地下河水化学及其δ13C DIC变化特征 总被引：1，自引：0，他引：1
为了确定地下水中溶解无机碳和地下水中物质的来源,于2010年4月至2011年1月对重庆市青木关地下河流域系统进行了连续监测,分析其常规水化学组成、溶解无机碳含量及其同位素(δ13CDIC)组成变化特征及影响因素,2010年农耕期间(5-6月)又对部分观测点进行了加密取样分析.分析结果表明:(1)地下河水为HCO3-Ca型,其变化受水岩作用和降水作用的影响;(2)地下水中(Ca2++ Mg2+)/HCO3-的摩尔比值为0.6～0.72,平均为0.67,表明碳酸盐岩溶解受C3植被下土壤CO2、HNO3和H2SO4的共同作用的影响;(3)地下河水中由碳酸溶解碳酸盐岩产生的[HCO3-]的贡献率为56.16％～81.25％,平均为66.96％,硝酸和硫酸溶解碳酸盐岩产生的[HCO3-]的贡献率为18.75 ％～43.84％,平均为33.04％;(4)青木关地下河出口地下水的δ13 CDIC变化范围为-8.17‰～-13.68‰,平均值为-10.53 ‰.农耕期和枯水期地下河水的δ13 CDIC平均值分别为-9.25‰ 和-12.29‰,农耕期较枯水期偏正,偏正幅度达3‰,表明人类农业活动物质输入对地下河水δ13 CDIC有较大的影响. 相似文献
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硫酸侵蚀碳酸盐岩对长江河水DIC循环的影响 总被引：26，自引：0，他引：26
对长江及其主要支流河水水化学和溶解无机碳（DIC）同位素组成（δ13GDIC）进行了研究。河水阳离子组成以Ca^2＋、Mg^2＋为主,阴离子以HCO3-、SO4^2-为主,水化学组成主要受流域碳酸盐岩矿物的化学侵蚀控制。DIC含量为0．3～2．5mmol／L,从上游到河口逐渐降低。δ13CDIC值为-12．0‰-3．4‰,与DIC含量具有相似的变化趋势。H2CO3溶解碳酸盐岩是控制河水DIC来源及其占δGDIC组成的主要机制。H2SO4溶解碳酸盐岩加剧了流域碳酸盐岩的化学侵蚀,一方面导致了河水的DIC含量增加,另一方面也使河水的δ13GDIC值升高。 相似文献
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《地球化学》2017,(2)
为探讨人为来源的硫酸和硝酸进入地下河系统后产生的水-岩作用时空差异,以受城镇排污和工农业活动影响的广西南丹县里湖地下河流域为研究对象,分别于2014年5月、10月及2015年1月、7月对里湖地下河水化学进行监测并分析其δ~(13)CDIC组成,结果表明:1里湖地下河流域为HCO_3-Ca型,受控于碳酸盐岩的自然风化溶解和人为产生的城镇污水、工业废水和农用肥料的影响,各离子浓度在旱季大于雨季,空间上从上游到下游整体呈现波动下降的趋势;2地下水[Ca~(2+)+Mg~(2+)]/[HCO_3~–]当量比值在1.12~1.56之间,[SO_4~(2–)+NO_3~–]/[HCO_3~–]比值在0.11~0.50之间,揭示硫酸、硝酸参与了水-岩作用;3根据水化学方法计算得出碳酸溶蚀碳酸盐岩的比例介于28.04%~78.55%之间,平均为50.01%,溶解能力最强为下游的小龙洞处,季节上,在2014年5月其溶蚀能力均较弱,受多种因素影响,在流域的不同区域,碳酸溶蚀的最大强度出现在不同季节;硫酸和硝酸溶蚀碳酸盐岩的比例介于21.45%~71.96%之间,平均为49.71%,在农业活动的影响下,其溶蚀能力最强出现在2014年5月,受人类活动强度和水体自净作用的综合影响,其溶蚀强度总体上表现为中游农业活动区域上游城镇和工业排污区域下游人为活动较少干扰区域;4地下水δ~(13)C_(DIC)分布在–10.74‰~–4.34‰之间,平均为–7.36‰,由δ13CDIC估算出的碳酸溶解碳酸盐岩形成的DIC的比例在34.32%~84.96%之间,2014年5月的农耕季节所占比例较低,与水化学方法估计出的结果一致,共同指示了农业活动对碳酸溶解碳酸盐岩的干扰。空间上,在流域水体CO_2脱气和水生植物代谢过程的扰动下,两种估算结果的响应受到干扰,还应根据具体情况,将水化学划分方法和同位素混合比例方法相结合,相互检验。 相似文献
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岩溶水文特征是岩溶区生态环境可持续发展的关键驱动力。文章利用环境同位素示踪剂反馈的水动力过程,解译毛村地下河流域的水流特征。其流域内水体δD和δ18O范围均位于大气降水δD和δ18O的范围内,大气降水是流域主要的补给来源;基于δ13CDIC利用质量守恒定律计算岩溶水体中DIC来源于碳酸盐岩溶解的平均值为52.13‰,可揭示相关的水—碳酸盐岩相互作用历程;流域内岩溶水点222Rn和EC值对大气降水的响应特征表明降水的蓄积作用可驱动深层岩溶裂隙水运移,且具有较强的稀释作用;基于222Rn的衰变特征,计算6月份地下河管道有效水流速度为2 427.49 m·d?1;西南岩溶地下河水流与地表水流相似,且对降水响应敏感。综合毛村地下河流域的水文地质条件及其水文点SI、222Rn、δ13CDIC和δ18O间的相关关系,环境同位素可更好地示踪岩溶裂隙水流特征,揭示岩溶含水系统的空间结构特征及水流路径。水化学环境天然示踪剂可提供有关岩溶含水系统的重要信息,对水动力学方法具有重要的补充作用。 相似文献
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定量评价硫酸对岩溶碳汇效应的影响有助于提高岩石风化碳汇通量估算精度, 对当前全球气候变化研究意义重大.选取受酸雨影响的桂林岩溶区为研究对象, 在枯水期对研究区14个岩溶大泉和15条地下河水化学成分和碳同位素进行了测试分析, 结果表明: 岩溶大泉和地下河中阳离子以Mg2+和Ca2+为主, 阴离子以HCO3-为主, 分别占阳离子和阴离子组成的90%以上, SO42-含量较低, 其含量范围为0.004~0.213mmol/L; 所占阴离子组成比例为0.12%~6.11%;δ13CDIC、[Ca2++Mg2+]/[HCO3-]更偏向于碳酸溶解端元, 离硫酸溶解端元距离远, 证实硫酸参与碳酸盐岩的溶解对地下水无机碳(dissolved inorganic carbon, 简称DIC)及δ13CDIC的影响有限; 与Sr2+/Ca2+值一样, δ13CDIC主要受径流条件控制, 其大小可以反映地下水径流条件的强弱.利用化学计量关系计算出由硫酸溶蚀碳酸盐岩的平均比例为22.64%, 产生的DIC(HCO3-H2SO4)占总DIC的平均比例为13.04%, 碳酸产生的DIC(HCO3-H2CO3)占地下水总DIC的比例为86.96%, 其中来源于土壤大气中的HCO3-比例为43.48%.因此, 扣除硫酸对地下水中DIC的贡献后, 岩溶碳汇效应将减少13.04%. 相似文献
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流域水化学和稳定同位素是示踪水中主要离子来源和反映流域生物环境地球化学特征的重要手段。为探究岩溶地区流域水化学、稳定同位素特征以及人类活动下的影响,2018年4月对贵州长顺县威远河13个水点进行采样,研究结果表明:威远河流域中阳离子以Ca~(2+)为主,阴离子以HCO_3~-为主,水化学类型为Ca-HCO_3型;威远河形成过程中主要受碳酸溶蚀碳酸盐岩的控制,硫酸和硝酸共同参与碳酸盐岩风化;研究区δ~(13)C_(DIC)的值变化范围为-11.42‰～-13.40‰,平均值为-11.98‰,短时间内δ~(13)C_(DIC)值受人类活动影响小;根据同位素质量平衡模型,计算出威远河δ~(13)C_(DIC)来自土壤CO_2的贡献率为49.7%～58.3%,来自碳酸盐岩溶解的贡献率为41.7%～50.3%。 相似文献
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泉水是洪家渡盆地居民的重要饮用水源，近些年随着人类活动的增强，泉水水质呈恶化趋势。为查明泉水中污染物来源及其地球化学过程，采集15组具有代表性的水样分析水化学、溶解无机碳（dissolved inorganic carbon，DIC）碳同位素(δ13CDIC)特征。结果显示泉水组分以Ca2+、Mg2+和HCO-3为主，富集SO2-4，硫酸、硝酸与碳酸共同参与了研究区碳酸盐岩风化。泉水Na+、Cl-、K+和NO-3主要来源于肥料（如化肥、粪肥）和污水，SO2-4主要来源于煤层中硫化物氧化、雨水和污水。S01和S09泉因NO-3超标已不可直接饮用。泉水δ13CDIC值主要受碳酸盐岩溶解和土壤CO2的控制，但硫酸、硝酸参与碳酸盐岩风化使泉水δ13CDIC值偏正，且SO2-4、NO-3浓度上升；而硫酸盐细菌还原作用和反硝化作用及人为输入污染物中有机质的降解导致泉水δ13CDIC值偏负。诸多因素导致泉水δ13CDIC值在-17.72‰~-8.74‰之间，平均值为-11.58‰。研究证实δ13CDIC与水化学相结合是探讨碳的生物地球化学过程及示踪岩溶区地下水污染物来源行之有效的方法。 相似文献
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以漓江流域境内地表河和地下河为研究对象，通过测定、分析水体中的水化学组成以及δ13CDIC、δ15N-NO3-、δ18O-NO3-等，利用同位素质量平衡混合模型，初步探讨了漓江流域境内DIC、硝酸盐的分布特征及其来源.结果表明:漓江流域DIC（即HCO3-）浓度和无机碳稳定同位素（δ13CDIC）分别在12.20~402.60 mg·L-1和-17.29‰~-10.01‰，平均值分别为140.3 mg·L-1和-13.06‰.NO3-浓度在2.37~35.38 mg·L-1，δ15N-NO3-在0.99‰~11.09‰，均展现出明显的空间变异特征.有机肥和污水对漓江流域硝酸盐的贡献最为显著，贡献比达57.00%.其次是化肥、降雨中的NH4+和土壤N，贡献比分别是36.45%，6.55%.流域内DIC主要来源于碳酸盐岩的风化和土壤CO2的溶解，同时也受硝酸溶蚀碳酸盐岩和大气CO2的影响.结果可为定制有效的控制硝酸盐的输入途径，净化水质测略提供依据. 相似文献
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Biogeochemical processes were investigated in alpine river—Kamni?ka Bistrica River (North Slovenia), which represents an ideal natural laboratory for studying anthropogenic impacts in catchments with high weathering capacity. The Kamni?ka Bistrica River water chemistry is dominated by HCO3 ?, Ca2+ and Mg2+, and Ca2+/Mg2+ molar ratios indicate that calcite weathering is the major source of solutes to the river system. The Kamni?ka Bistrica River and its tributaries are oversaturated with respect to calcite and dolomite. pCO2 concentrations were on average up to 25 times over atmospheric values. δ13CDIC values ranged from ?12.7 to ?2.7 ‰, controlled by biogeochemical processes in the catchment and within the stream; carbonate dissolution is the most important biogeochemical process affecting carbon isotopes in the upstream portions of the catchment, while carbonate dissolution and organic matter degradation control carbon isotope signatures downstream. Contributions of DIC from various biogeochemical processes were determined using steady state equations for different sampling seasons at the mouth of the Kamni?ka Bistrica River; results indicate that: (1) 1.9–2.2 % of DIC came from exchange with atmospheric CO2, (2) 0–27.5 % of DIC came from degradation of organic matter, (3) 25.4–41.5 % of DIC came from dissolution of carbonates and (4) 33–85 % of DIC came from tributaries. δ15N values of nitrate ranged from ?5.2 ‰ at the headwater spring to 9.8 ‰ in the lower reaches. Higher δ15N values in the lower reaches of the river suggest anthropogenic pollution from agricultural activity. Based on seasonal and longitudinal changes of chemical and isotopic indicators of carbon and nitrogen in Kamni?ka Bistrica River, it can be concluded that seasonal changes are observed (higher concentrations are detected at low discharge conditions) and it turns from pristine alpine river to anthropogenic influenced river in central flow. 相似文献
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天然水溶解无机碳（DIC）碳同位素组成（δ13CDIC）分析是研究碳元素循环及相关生物地球化学过程的重要手段之一。近年来,激光光谱技术的发展为碳同位素比值测定提供了一种新的方法。文中阐述了一种总有机碳仪—激光光谱同位素仪联用在线测定水中DIC含量及δ13CDIC值的技术方法。该方法具有较高的测试精度,DIC含量测试结果相对标准偏差能控制在1%以内,δ13CDIC值精度优于±0.1‰（1σ）。不同类型岩溶水δ13CDIC值的测试结果与质谱仪法结果接近,差值总体≤0.3‰,表明该测试技术具有较高的准确度。由于吸收光谱信号与目标气体浓度有关,较低的CO2浓度会影响激光光谱仪的稳定性,在测试时需要根据DIC浓度控制样品进样量,最好采用多标样法来校准仪器测量值。激光光谱技术因其具有低成本、测试快速可靠,且仪器小巧便携等特点,在岩溶水溶解无机碳碳同位素分析中具有较大应用前景。 相似文献
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溶解无机碳及其同位素组成特征对初期水库过程的响应——以新建水库(洪家渡)为例 总被引：5，自引：0，他引：5
水坝拦截引起的生物地球化学影响越来越引起人们的重视.本文以我国西南喀斯特地区新建的洪家渡水库为例,详细分析了该水库入库水体、出库水体和水库坝前水体的溶解无机碳含量(DIC)及其同位素组成(δ13CDIC)特征.结果表明:河流经水库作用后水体无机碳体系发生显著变化.洪家渡水库入库水体DIC和δ13CDIC值的年均分别为2.14 mmol/L和-6.6‰,库区表层水体为2.12 mmol/L和-6.5‰,出库水体为2.22 mmol/L及-8.6‰.总体上,入库水体DIC含量低于出库水体,而溶解无机碳同位素组成却比出库水体偏正.就全年平均而言,出库水体的DIC浓度比入库水体和库区表层水体中分别高出3.7%和4.7%;同时,其DIC的同位素组成相对更偏负,出库水体中δ13CDIC值比入库水体和库区表层水体分别偏负30.3%和32.3%.在垂直剖面上,水体中DIC含量随着深度的增加而增高,δ13CDIC值随水深的增加而偏负.由于水库为底层泄水,使得出库水体中DIC含量增高,而δ13CDIC值偏负.河流受水坝拦截后,水化学特征发生显著改变,逐渐向湖沼型方向演化. 相似文献
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The major ionic and dissolved inorganic carbon (DIC) concentrations and the stable carbon isotope composition of DIC (δ13CDIC) were measured in a freshwater aquifer contaminated by produced water brine with petroleum hydrocarbons. Our aim was to determine the effects of produced water brine contamination on the carbonate evolution of groundwater. The groundwater was characterized by three distinct anion facies: HCO3−-rich, SO42−-rich and Cl−-rich. The HCO3−-rich groundwater is undergoing closed system carbonate evolution from soil CO2(g) and weathering of aquifer carbonates. The SO42−-rich groundwater evolves from gypsum induced dedolomitization and pyrite oxidation. The Cl−-rich groundwater is contaminated by produced water brine and undergoes common ion induced carbonate precipitation. The δ13CDIC of the HCO3−-rich groundwater was controlled by nearly equal contribution of carbon from soil CO2(g) and the aquifer carbonates, such that the δ13C of carbon added to the groundwater was −11.6‰. In the SO42−-rich groundwater, gypsum induced dedolomitization increased the 13C such that the δ13C of carbon added to the groundwater was −9.4‰. In the produced water brine contaminated Cl−-rich groundwater, common ion induced precipitation of calcite depleted the 13C such that the δ13C of carbon added to the groundwater was −12.7‰. The results of this study demonstrate that produced water brine contamination of fresh groundwater in carbonate aquifers alters the carbonate and carbon isotopic evolution. 相似文献
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为深入探究地下水系统中影响碘迁移转化的主控水文生物地球化学过程,对大同盆地典型高碘地下水区完成样品采集,分析地下水样品基础理化性质及碳硫同位素组成特征.结果表明,大同盆地地下水碘含量变化范围为14.40~1 030.00 μg/L,高碘地下水（I>100 μg/L）主要分布在盆地中心排泄区.地下水中溶解性无机碳的δ13CDIC值变化范围为-12.11‰~-9.79‰,硫酸盐δ34SSO4值介于4.04‰~16.63‰.δ13CDIC和DOC之间存在较明显的正相关关系,表明有机质的微生物降解过程是区域地下水无机碳的重要来源之一.同时,δ13CDIC与δ34SSO4一定的负相关关系表明硫酸盐是有机质微生物降解过程中潜在电子受体之一,且地下水水环境以偏还原环境为主.高碘地下水表现出低δ13CDIC、高δ34SSO4的同位素特征,表明有机质的微生物降解过程是控制地下水中碘迁移释放的主要过程之一,与该过程相伴而生的碘形态转化进一步促使碘以碘离子的形式在偏还原的地下水环境中发生富集. 相似文献