夏季黄河流域化学风化及无机碳输运研究
本课题来源于国家重点基础研究发展计划(973)项目(2002CB412501)和国家自然科学基金资助项目(40476063)。本文通过2007年6月和7月对黄河流域的水文地球化学特征以及干流河水中无机碳进行考察和研究，探讨了黄河流域发生的主要化学风化反应、流域盆地的化学风化率、岩石化学风化的大气CO2消耗率(量)，和无机碳的输运特征。得到以下初步结论：
1.黄河流域化学风化反应主要以蒸发盐的溶解和碳酸盐的风化为主，碳酸盐贡献在上游流域占主导地位，而蒸发盐的溶解在中下游流域占主导地位。蒸发盐主要是岩盐，芒硝，石膏，MgSO4的溶解，碳酸盐主要是方解石与白云岩的风化。
2.本次调查黄河流域年均化学风化率为22.94t/km2/yr，硅酸盐和碳酸盐化学风化CO2的消耗率分别为12.23×103mol/km2/yr和55.05×103mol/km2/yr；如果选用黄河入海多年径流量58.02×109km3/yr进行计算，则得到流域的化学风化率为53.41t/km2/yr，高于世界平均值36t/km2/yr，而全流域硅酸盐和碳酸盐风化CO2消耗率分别为28.48×103mol/km2/yr和128.17×103mol/km/yr。
3.TSS含量是控制PIC输运特性的主要因素；PIC含量与流域侵蚀程度呈正比随着TSS含量的增大而线性增大，PIC％随TSS含量的增大以对数形式降低。PIC在化学风化作用下转化为DIC，TSS含量是控制黄河(DIC/PIC)输运比例的主要因素，且无机碳输运一般以溶解态为主。
4.夏季黄河表层水体pCO2值在646～1649μatm之间，平均值1120μatm，在世界主要河流中属中等偏下水平，且空间分布存在较大的不均匀性，中游高于上游和下游。黄河流域强烈的机械侵蚀和化学风化作用使水体碳酸盐体系成为黄河水体pCO2的主要控制因素，生物好氧呼吸作用对pCO2的贡献较弱，但在水体相对静止的库区，其作用相对主流有所加强。此外，浮游植物的光合作用对CO2的消耗作用也有一定表现但是强度不大。
5.本次调查黄河流域岩石风化作用的大气CO2年消耗总量为50.59×109mol，其中碳酸盐和硅酸盐风化过程消耗的量分别为9.20×109mol和41.39×109mol。黄河夏季DIC侵蚀通量比PIC侵蚀通量要大一个数量级，这与黄河流域内广泛出露的碳酸盐岩、强烈的物理侵蚀和化学风化作用有相当大的关系。夏季黄河水域水－气界面CO2交换速率为2.02×10－1μmol·m－2·s－1，CO2释放通量约为1.25×109 mol C，相当于8.25×103km2草原或是1.12×102 km2森林一年的固碳量。黄河CO2释放通量与渥太华河相近但要远小于亚马逊河。
黄河;化学风化;无机碳;输运特征
中国海洋大学
硕士
环境科学
张龙军
2009
中文
X131.2
61
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）