喀斯特水库水化学特征及对无机碳沉积通量的指示     

马松  魏榆  韩翠红  晏浩  刘再华  孙海龙  鲍乾 《湖泊科学》2021,33(6):1701-1713

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、0.27 t/（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.  相似文献   

喀斯特筑坝河流中生物碳泵效应的碳施肥及对水化学时空变化的影响——以贵州平寨水库及红枫湖为例   总被引：3，自引：0，他引：3  

韩翠红  孙海龙  魏榆  鲍乾  晏浩 《湖泊科学》2020,32(6):1683-1694

耦联水生光合作用的碳酸盐风化碳汇是全球碳循环的重要组成部分，而生物碳泵效应是稳定碳酸盐风化碳汇的关键机制.河流筑坝后，生物碳泵效应的变化、控制因素及对水化学影响的研究甚少.本研究对2个喀斯特筑坝河流平寨水库和红枫湖进行系统采样，以研究河流筑坝后生物碳泵效应的变化、控制因素及对水化学的影响.研究结果表明，入库河流的水化学变化不明显，而2个水库的水化学则表现出显著的季节变化特征，具体表现为水库的水温和pH均呈现出夏季高、冬季低的变化特征，而电导率（EC）、HCO₃^-浓度和pCO₂则表现出夏季低、冬季高的季节变化特征.以叶绿素a（Chl.a）浓度和溶解氧（DO）饱和度指代的生物碳泵效应则是在夏季最强、冬季最弱.生物碳泵效应利用溶解性无机碳（DIC），形成有机质并释放出氧气，是造成夏季水库pH值和DO饱和度升高，电导率（EC）、HCO₃^-浓度和pCO₂降低的主要因素.空间上，水库的Chl.a浓度及DO饱和度均大于河水，EC、HCO₃^-浓度和pCO₂均小于河水，这表明河流筑坝后，由于水库的“湖泊化”导致水库的生物碳泵效应显著提高.通过对Chl.a与碳、氮和磷浓度及化学计量比的相关性分析发现，平寨水库和红枫湖的生物碳泵效应受到碳施肥的影响.平寨水库和红枫湖水库生物碳泵效应碳施肥机制的发现，表明在喀斯特地区，生物碳泵效应不仅受到氮磷元素的控制，也受到碳元素的控制，因此在富营养化湖泊治理时，也应考虑碳的影响.  相似文献