考虑耗水量估算黄河流域化学风化大气CO2消耗量
陆地岩石的化学风化消耗大气CO2,是大气CO2重要的汇,其量值与海洋-大气间的净碳通量、化石燃料燃烧排放的碳通量近似处于同一个数量级上。河流流域内岩石的化学风化是全球岩石化学风化的主体,准确估算流域内岩石化学风化大气CO2的消耗量,对全球碳循环研究具有重要意义。当前以农业需水为主的流域耗水量增加使得河流入海径流量减少,不考虑耗水量的贡献而以实测入海径流量估算的流域岩石化学风化CO2消耗量造成了严重低估。
本文通过2009年夏季对黄河干流及部分支流河水无机碳及水化学特征的调查,结合课题组2007年夏季航次数据,在分析夏季黄河无机碳输运特征及流域主要化学风化反应的基础上,探讨了考虑耗水量估算河流流域化学风化大气CO2消耗量的方法。并且通过计算黄河水-气界面CO2交换通量以及水体溶解无机碳平流输运通量建立了黄河流域溶解无机碳输入输出模型,主要得到以下结论:
1.夏季黄河水体悬浮物含量(TSS)是控制溶解无机碳(DIC)与颗粒物无机碳(PIC)输运比例的主要因素。一般情况下黄河无机碳输运是以溶解态为主,只有当TSS超过3104mg/L时,无机碳输运才以颗粒态为主。
2.黄河DIC平流输运通量比PIC平流输运通量大一个数量级,这可能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关。黄河流域随人为耗水留在陆地上的DIC、PIC通量分别是其入海通量的1.68和2.97倍。
3.黄河流域岩石化学风化大气CO2的消耗量及消耗率分别为92.84×109mol/a和123.49×103mol/(km2·a)。考虑耗水量分段计算的黄河上、中、下游岩石化学风化CO2消耗量分别占全流域的63.3％、35.5％和1.2％。若不考虑耗水量的贡献,黄河流域岩石化学风化大气CO2消耗量的估算值将会偏低58％～69％。
4.夏季强烈的机械侵蚀和化学风化使黄河水体碳酸盐体系成为水体CO2分压(pCO2)的主要控制因素。黄河水体向大气释放CO2,水-气界面CO2年释放通量为0.78×1011gC/a。
在考虑耗水量的基础上估算黄河流域岩石化学风化大气CO2的消耗量,不仅对于认识河流流域化学风化作用在河流系统碳收支中的地位具有重要意义,而且对于河流流域其他物质通量的估算具有一定的启示作用。
黄河流域;无机碳输运;岩石化学风化;流域耗水量;CO2消耗量
中国海洋大学
硕士
环境科学
张龙军
2011
中文
P512.12;X522
70
2011-10-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）