夏季黃河流域化學(xué)風(fēng)化及無機碳輸運研究.pdf

1、本課題來源于國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973)項目(2002CB412501)和國家自然科學(xué)基金資助項目(40476063)。本文通過2007年6月和7月對黃河流域的水文地球化學(xué)特征以及干流河水中無機碳進行考察和研究，探討了黃河流域發(fā)生的主要化學(xué)風(fēng)化反應(yīng)、流域盆地的化學(xué)風(fēng)化率、巖石化學(xué)風(fēng)化的大氣CO2消耗率(量)，和無機碳的輸運特征。得到以下初步結(jié)論： 1.黃河流域化學(xué)風(fēng)化反應(yīng)主要以蒸發(fā)鹽的溶解和碳酸鹽的風(fēng)化為主，碳酸鹽貢獻在

2、上游流域占主導(dǎo)地位，而蒸發(fā)鹽的溶解在中下游流域占主導(dǎo)地位。蒸發(fā)鹽主要是巖鹽，芒硝，石膏，MgSO4的溶解，碳酸鹽主要是方解石與白云巖的風(fēng)化。 2.本次調(diào)查黃河流域年均化學(xué)風(fēng)化率為22.94t/km2/yr，硅酸鹽和碳酸鹽化學(xué)風(fēng)化CO2的消耗率分別為12.23×103mol/km2/yr和55.05×103mol/km2/yr；如果選用黃河入海多年徑流量58.02×109km3/yr進行計算，則得到流域的化學(xué)風(fēng)化率為53.41t

3、/km2/yr，高于世界平均值36t/km2/yr，而全流域硅酸鹽和碳酸鹽風(fēng)化CO2消耗率分別為28.48×103mol/km2/yr和128.17×103mol/km/yr。 3.TSS含量是控制PIC輸運特性的主要因素；PIC含量與流域侵蝕程度呈正比隨著TSS含量的增大而線性增大，PIC％隨TSS含量的增大以對數(shù)形式降低。PIC在化學(xué)風(fēng)化作用下轉(zhuǎn)化為DIC，TSS含量是控制黃河(DIC/PIC)輸運比例的主要因素，且無機碳

4、輸運一般以溶解態(tài)為主。 4.夏季黃河表層水體pCO2值在646～1649μatm之間，平均值1120μatm，在世界主要河流中屬中等偏下水平，且空間分布存在較大的不均勻性，中游高于上游和下游。黃河流域強烈的機械侵蝕和化學(xué)風(fēng)化作用使水體碳酸鹽體系成為黃河水體pCO2的主要控制因素，生物好氧呼吸作用對pCO2的貢獻較弱，但在水體相對靜止的庫區(qū)，其作用相對主流有所加強。此外，浮游植物的光合作用對CO2的消耗作用也有一定表現(xiàn)但是強度不

5、大。 5.本次調(diào)查黃河流域巖石風(fēng)化作用的大氣CO2年消耗總量為50.59×109mol，其中碳酸鹽和硅酸鹽風(fēng)化過程消耗的量分別為9.20×109mol和41.39×109mol。黃河夏季DIC侵蝕通量比PIC侵蝕通量要大一個數(shù)量級，這與黃河流域內(nèi)廣泛出露的碳酸鹽巖、強烈的物理侵蝕和化學(xué)風(fēng)化作用有相當大的關(guān)系。夏季黃河水域水－氣界面CO2交換速率為2.02×10－1μmol·m－2·s－1，CO2釋放通量約為1.25×109 m