亚热带典型岩溶区地表溪流溶解无机碳昼夜变化特征及其影响因素

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• 责任者：莫雪^c西南大学^e硕士研究生 ; 蒲俊兵^c国土资源部中国地质科学院岩溶地质研究所广西岩溶动力学重点实验室 ; 袁道先 ; 章程 ; 何师意 ; 于奭 ; 刘文 ; 张陶 ; 周建超 ; 杨会 ; 唐伟
• 刊名：第四纪研究
• 出版年：2014
• 卷期：34^b4
• 页码：873～880
• 索书号：P515.206/633-4
• 图表：^c表3参29插图
• 文摘期号：2014/12

摘要

岩溶水体溶解无机碳（DIC）的转化过程是评价岩溶碳汇稳定性及效应的重要指标之一，为了解其在岩溶地下水补给的地表溪流中的变化特征和影响因素，于2013年7月8～14日对广西融安县官村地下河水补给的地表溪流进行7昼夜定位连续监测，利用高分辨率自动监测仪器每15分钟测定pH、溶解氧（DO）、水温（T）、电导率（SpC）等参数，人工每2小时采集水样用于测定常规离子和δ¹³C_DIC等指标。结果表明溪流水体T，pH，DO，SpC，DIC（以HCO₃^-表示），Ca²⁺，δ¹³C_DIC，方解石饱和指数（SIc）以及水体二氧化碳分压（pCO₂）等水化学指标均表现出明显的昼夜变化过程。SpC，DIC，Ca²⁺和pCO₂等指标白天降低，夜间升高；T，pH，DO，δδ¹³C_DIC和SIc等指标白天升高，夜间降低。SIc变化范围为0.70～0.89，表明溪流中可能发生了碳酸盐的沉积。通过热力学参数计算表明水温（昼夜变化幅度为5.8℃）对水体pCO₂的昼夜变化影响率为27.48%～54.88%。反映水体水生植物新陈代谢过程（光合作用和呼吸作用过程）的水体DO指标和水体δ¹³C_DIC均在白天上升，夜间下降，而δ¹³C_DIC和水体DIC呈明显负相关关系（R²=0.71），这也证明溪流水体DIC的变化过程受到水生植物新陈代谢过程的影响，白天水生植物以光合作用为主，消耗DIC，释放O₂，水体δ¹³C_DIC上升；晚上以呼吸作用为主，消耗O₂，释放CO₂，增加DIC，水体δ¹³C_DIC下降，其对水体pCO₂的昼夜变化影响率为45.12%～72.52%。通过研究表明溪流溶解无机碳变化过程受到物理因素（太阳辐射和水温等）和生物作用（呼吸作用和光合作用）的共同影响，这为进一步了解岩溶地下水出露地表后溶解无机碳转化过程及岩溶碳汇稳定性评价提供了依据。