流域化学风化与河流水化学研究综述与展望

工业革命以来大气CO2浓度不断上升,其源汇机制和时空变化成为学界关注的焦点。岩石特别是硅酸盐类岩石的化学风化是全球生物地球化学循环的重要碳汇。控制化学风化速率的因素较为复杂,各因素作用的机理和重要性还不完全明确。源于人类排放的H2SO4普遍参与到化学风化过程中,这加快了流域化学风化的速率,但这一过程对碳汇效应的影响机理尚缺乏足够的研究。当前河流水化学研究中用来判断河水化学类型及离子来源的方法可分为定性和定量两类,前者有Gibbs图法、三角图法和端元图法等;后者包括质量平衡法和同位素示踪法等。目前对影响流域化学风化速率因素的研究多侧重于对单一环境要素与风化速率之间响应关系的分析,在今后的研究中有必要介入更为严谨的数理统计方法;有关硫酸参与流域化学风化过程的研究成果还较少,随着酸雨现象日趋严重,这一课题的重要性日渐突出;在短时间尺度上碳酸盐岩化学风化的碳汇效应不可忽视,今后应加强对其研究。

粤东五华河悬浮颗粒有机质的组成及输出通量

河流碳输出过程构成全球碳循环的一个重要环节。基于一个完整水文年的月周期性采样分析,讨论了五华河径流中悬浮颗粒有机质(POM)的性质及其来源,估算了流域有机质的输出通量。结果表明:五华河径流中颗粒有机碳(POC)和颗粒有机氮(PON)的平均含量分别为0.77 mg/L和0.12 mg/L,其中汛期含量高于枯水期;五华河河流总悬浮颗粒物(TSS)、POC、PON含量以及河流颗粒有机质C/N比与流量的关系揭示五华河径流中POM主要源自流域土壤有机质的侵蚀,而且在迁移过程中受到水体微生物的分解;五华河流域POC和PON年输出通量分别为430 kg/(km2·a)和70 kg/(km2·a),其中汛期POC和PON输出量分别占全年输出总量的74.23%和76.17%。

粤东五华河流域的化学风化与CO_2吸收

基于对粤东五华河干流和支流水体的物理、化学组成测试数据,应用质量平衡法和相关分析法探讨湿热山地丘陵地区岩石化学风化过程对大气CO2的吸收.结果表明:五华河水体的总溶解性固体含量(77.11 mg/L)接近于世界河流的平均值(65 mg/L);离子组成以Ca2+、Na+和HCO3-为主,可溶性Si次之.五华河流域化学径流组成主要源自硅酸盐矿物化学风化过程的贡献,碳酸盐矿物的贡献较少;大气和土壤CO2是流域内岩石化学风化的主要侵蚀介质.与同一气候带其他河流相比较,五华河流域岩石化学风化过程对大气CO2的吸收通量(2.14×105mol/(km2.a))较低,这主要是由于流域内缺乏碳酸盐岩所导致.

南宁市非道路移动源排放清单研究

收集南宁市非道路移动源活动数据,基于燃料消耗的排放因子法,建立2012年南宁市非道路移动源排放清单。结果表明:南宁非道路移动源污染物SO_2、NO_x、VOCs、CO和PM的排放量分别为1207 t/a、7444 t/a、834 t/a、2858 t/a和489 t/a。其中农用机械和运输车在各类非道路移动源中排放占主要地位,其中NO_x排放占44.8%,VOCs排放占53.7%,CO排放占54.9%,PM排放占61.5%。

广州市“一江两岸三带”景观带建设中的环境保护和生态文明建设现状与对策

"一江两岸三带"景观带的建设是广州市"十三五"国民经济发展建设中的重要内容。本文介绍了一江两岸三带"景观带建设理念提出背景,分析了建设现状和存在问题,总结了国内外景观建设的经验,并提出了广州市在推进该项工作的对策建议。

东江流域河水电导率形成机制

分别于枯水期和丰水期在东江流域包括干流和支流在内的100个站点实测河水的电导率及相关离子浓度,据此讨论了河水电导率的形成机制。结果表明,东江流域枯水期(1月份)河水电导率均值为85.3μS/cm,丰水期(7月份)河水电导率均值为87.7μS/cm。东江流域河水电导率(离子浓度)主要来自地表岩石和矿物的化学风化过程,人类活动对东江河水电导率的干扰较为明显,同时大气海盐沉降过程对东江河水电导率也产生一定程度的影响。运用非参数统计和空间分析等手段处理原始数据,定量地发现流域岩性、地貌、土壤、植被和人类活动等因素对河水电导率均具有大小不同的贡献。

草原土壤有机碳含量的控制因素

基于374个高寒草原和温带草原土壤样品的测试结果,运用多元逐步回归分析模型定量评估了土壤环境因子对土壤有机碳(SOC)含量的影响。结果表明:高寒草原土壤有机碳含量(20.18 kg C/m2)高于温带草原(9.23 kg C/m2)。土壤理化生物学因子对高寒草原和温带草原SOC含量(10 cm)变化的贡献分别是87.84%和75.00%。其中,土壤总氮含量和根系对高寒草原SOC含量变化的贡献均大于对温带草原SOC含量变化的相应贡献。土壤水分是温带草原SOC含量变化的主要限制性因素,其对SOC含量变化的贡献达33.27%。高寒草原土壤C/N比显著高于温带草原土壤的相应值,揭示了青藏高原高寒草原较高的SOC含量是由于较低的土壤微生物活性所导致。

东江流域化学风化对大气CO2的吸收

对东江化学径流进行分析,使用质量平衡法和扣除法估算了流域化学风化对大气CO2的吸收通量.结果表明,东江水体的总溶解性固体(TDS)含量均值(59.88mg·L-1)远低于世界河流均值(100mg·L-1);离子组成以Ca2+、Na+和HCO-3为主,可溶性Si次之,径流对总溶解固体的稀释效应由于受人类活动影响表现得并不明显.东江化学径流组成主要源自硅酸盐矿物的化学风化过程的贡献(72.46%～81.54%),其次为海盐贡献(17.65%～26.05%),碳酸盐矿物的贡献很少(0.81%～3.87%);大气CO2是流域内岩石化学风化的主要侵蚀介质,但H2SO4和HNO3的作用也不可忽视;东江流域岩石化学风化过程对大气CO2的消耗通量(3.02～3.08)×105mol·km-2·a-1高于全球平均值,是全球岩石风化碳汇的一个重要组成部分.

湿热山地丘陵流域化学风化过程的碳汇估算

通过对地表化学径流组成的分析,应用化学物质平衡法和扣除法对增江流域化学风化过程产生的大气CO2吸收通量进行估算.结果表明:在碳酸盐岩地层不纯且分布面积较少的增江流域,径流溶解质主要由HCO3-,Ca2+,Na+和溶解性Si组成;硅酸盐矿物的化学风化过程是增江河流溶解质的主要来源,其次是碳酸盐矿物化学风化过程的贡献.大气CO2是增江流域岩石化学风化的主要侵蚀介质.增江流域岩石化学风化过程对大气CO2的吸收通量是(3.50～3.81)×105molkm-2a-1,仅比热带-亚热带玄武岩和碳酸盐岩流域低,高于温带-寒温带流域化学风化过程对CO2的吸收通量.受湿润季风环流影响的北半球中低纬度带地表化学风化过程构成全球生物地球化学循环的一个重要碳汇.

筑坝对山区河流碳动力学的影响

流域的地貌和气候特征及干流筑坝等是影响河流碳动力学的主要因素。本文对干流下游筑坝的华南山地丘陵区河流增江的碳循环过程做了系统研究。结果表明，山地丘陵为主的流域地貌特征提高了增江河流碳的输出通量；而亚热带湿润气候和较高的森林覆盖率以及缺乏碳酸盐岩的流域地质背景使得溶解有机碳（DOC）构成增江河流碳的主要成分；光化学分解可以解释在秋季较强紫外线辐射下河水较低的DOC含量。受大坝影响河段水流速度的变缓为水生生物量的增加提供了条件，使得颗粒有机碳（POC）中来源于水生生物量的贡献率上升、有机物的C／N比降低。流速变缓的河道中藻类的生长导致水体CO2分压低于大气中的CO2分压。增江流域DOC和POC的输出通量分别为25．08×10^5g／kiM^2·a和11．58×10^5g／km^2a。本文为研究自然因素和人类活动对河流碳循环过程及通量的影响提供了一个典型案例。