喀斯特筑坝河流表层悬浮颗粒物中磷形态的时空变化及其控制因素分析——以贵州平寨水库和红枫湖水库为例

喀斯特地区生物碳泵过程中碳酸钙与溶解性磷酸盐的共沉淀是喀斯特水体的一种“自净机制”,对于缓解水体富营养化具有重要意义。为研究喀斯特筑坝河流中生物碳泵对水中磷的去除机制,在平寨水库和红枫湖进行了系统采样,通过分析悬浮颗粒物中总磷(TP)及磷形态的沉降通量与水化学参数及Chl-a的关系,明确了生物碳泵的除磷机制。结果表明,平寨水库和红枫湖悬浮颗粒物中TP沉降通量有夏季高、冬季低的季节性变化特点;在空间上有上游的TP沉降通量大,下游大坝处的沉降通量小的特点。此外,金属氧化物结合态磷(NaOH-SRP)、氧化还原敏感磷(BD-P)和钙结合态磷(HCl-P)的沉降通量还受到生物碳泵的影响。Ca2+浓度与HCl-P沉降通量、pH和DO%与NaOH-SRP、BD-P的相关性分析进一步证实生物碳泵在喀斯特湖库中的除磷效果。

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

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)、HCO-3浓度和p CO 2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)、HCO-3浓度和p CO 2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、HCO-3浓度和p CO 2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.